2-1.1 常见结构的认识
一、教学内容分析
本节是苏教版《技术与设计2》第一单元“结构与设计”的第一节“常见结构的认识”内容。具体包括3部分内容:1.无处不在的结构2,结构与力3.结构的类型。通过展示形形色色的结构图片以及对这些结构分析和研究,使学生知道结构的广义——结构是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列及力学角度的含义——结构是指可承受一定力的架构形态, 它可以抵抗能引起形状和大小改变的力。让学生体会技术存在的广泛性，明确结构的重要性：（1）结构是事物存在的形式（2）结构影响甚至决定事物的性质（3）结构影响甚至决定事物的功能。卓越的结构是设计者和制造者重要追求。告诉学生自然界中形形色色的结构给了人们无限的创造灵感和启示，人们将其成果应用到技术领域, 是为了更好地服务于人类。向学生讲解构件的五种基本受力形式：拉力、压力、剪切力、扭转力和弯曲力及简单结构的受力分析，接着通过图片和小试验, 强化从力学角度认识不同结构类型：实体结构、框架结构、壳体结构、组合结构。课时安排：2课时。
二、学情分析
这是新学期的第一次新课。所以学生积极性较高。学生对结构虽有一定的了解，对结构的功能和分类也有一定的基础，但较为零散，模糊。学生在物理课中已学习了有关力学的知识，对物体的受力分析有比较好的基础。但是由于受力分析是物理课教学中的难点，一些学生在受力分析中还是有点困难的，在教学中要利用图片分析说明拉力、压力、剪切力、扭转力和弯曲力及简单结构的受力分析，接着通过图片和小试验, 强化从力学角度认识不同结构类型等。
三、教学目标
1.知识与技能：
（一）了解结构的含义。
（二）能从力学的角度理解结构的概念和一般分类。
（三）能结合1~2种简单的结构案例，分析结构是如何承受力的。
2.过程与方法：
阅读理解、案例分析、交流讨论、多媒体展示、师生互动。
3.情感态度和价值观：
通过案例分析，提高理解和分析问题的能力，培养全面、系统的分析问题的能力，激发学习激情和兴趣。能认识到力对结构会产生重要影响，合理的受力是结构存在的重要条件。
四、教学重难点
1.教学重点：
掌握结构与力，结构的分类
2.教学难点：
学会从技术的角度分析事物的受力。
五、教学资源
人体骨胳标本、收集常见结构的图片、苍耳子、尼龙搭扣、自行车、座椅、简易桥梁、教学课件PPT
六、教学过程
[导入新课]
请将以下六个字排列成一句有意思的话
这人个表好现
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。这六个字按不同的方式排列，得到了不同的语句，这是一种文字结构。这节课我们就来认识结构。
[新课教学]
由此归纳结构概念：
结构是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列。结构的各组成部分，通常称为构件
1、无处不在的结构：
人们每天都在与各种各样的结构打交道，结构无处不在。如游乐场里的游乐项目让人目不暇接，过山车、旋转飞轮、旋转木马、旋转飞轮等令孩子们流连忘返。观察这些游乐设施，你会惊叹他们结构设计的巧妙和坚固。一切事物都存在结构，结构多种多样且决定着事物存在的性质。
自然界中的结构
图片展示自然界中的结构：蜂巢、鸟窝、人体骨骼、贝壳、冰晶、蜘蛛网、大象、蛇、苍耳子等
引导学生分析蜂窝和蜘蛛网的结构。这种结构的优点在哪里？
蜂巢：耗材最小，容积最大。使用最少的材料制作尽可能宽敞的空间，空间使用效率最好。
蜘蛛网：任意两个节点都能找到一条可通过的路径
启发：事物的各个组成部分之间的搭配和排列改变了，即结构改变了，事物的性质也发生了改变。如人的染色体有X染色体、Y染色体之分，X染色体、Y染色体不同的搭配和排列，决定这个人是男人还是女人。
形形色色的结构能给人以美的享受，给人创造的灵感和启示。人们将其成果应用到技术领域, 更好地服务于人类。
图片展示苍耳子与尼龙搭扣;、鸟与飞机;、蜘蛛网与网兜、鹰眼与导弹跟踪系统（重点讨论）
提问：为什么鹰可以在几千米的高空准确无误地辨别地面上的动物？
鹰可以在几千米的高空准确无误地辨别地面上的动物,这是因为它的眼部结构比较特殊。人类每只眼睛的视网膜上都有一个凹槽,叫做中央凹。而老鹰眼中的中央凹却有两个, 这两个中央凹的作用不同, 其中一个专门用于接收来自鹰头侧面物体的像, 另一个用于接收来自鹰头前方物体的像。这样,老鹰的视觉范围就宽多了,能兼顾前方和侧面。根据鹰眼的结构,人们正在研制“ 鹰眼”导弹系统。这种导弹系统能自动寻找、识别目标并跟踪攻击。
[马上行动]
生产生活中还有那些产品的结构是受到自然界事物结构的启发而产生？
船桨（鱼鳍） 人工冷光（萤火虫） 风筝（鹰） 锯（螳螂臂或锯齿草） 车轮（随风旋转地飞蓬草）
潜水艇（海豚） 声纳（蝙蝠） 潜水用的脚蹼（鸭子）
潜水艇的流线型设计（鱼类）
2)技术领域中的结构
图片展示)技术领域中的结构：铁锤、汽车、手机、悉尼歌剧院、罗浮宫、比萨斜塔、吉隆坡双子星大楼、轮船、台灯等。
结构影响性质和功能，合理的结构是事物存在和发展的基础，卓越的结构是设计者和制造者长期的追求。如果结构存在问题，也许就会导致重大事故的发生。
阅读案例：魁北克大桥的坍塌。
[学生思考]：大桥坍塌的原因是什么？
擅自改变桥的结构。1907年，加拿大魁北克附近的圣劳伦斯河上落成了全球最长的拱桥。该桥采用了比较新颖的悬臂构造，这样的结构非常流行。尽管只比苏格兰爱丁堡福斯河上非常成功的悬臂大桥稍长一点，但魁北克大桥存在设计问题，还未完工就坍塌了。
3) 社会领域中的结构：
在社会领域,也普遍存在着结构现象。如：文章结人事结构、人员的学历结构、人员的职称结构、书法结构等
[马上行动]：
请分别列举自然界、技术领域、社会领域给你印象较深的有关结构的事例？
自然界：树状结构、天体结构、植物的结构、动物的结构 …
技术领域：汽车的结构、微机的结构、电脑主板的结构、数字控床的结构 …
社会领域：教育系统的结构、通用技术的学科结构、课堂教学结构、文化、经济格局等。
[小结]结构的重要性 ：
（1）结构是事物存在的形式（2）结构影响甚至决定事物的性质（3）结构影响甚至决定事物的功能
2.结构与力
从力学角度来说，结构是指可承受一定力的架构形态，它可以抵抗能引起形状和大小改变的力。
一个较复杂的结构由许多不同的部分组成，这些组成部分通常称为构件。分析讨论自行车的组成构件：自行车：车架、车把、传动、座鞍、车轮等。车轮： 辐条、轮胎、车圈、气门等。
生活中常见的结构都能抵抗来自外界的各种作用力和自身重力。例如自行车承受人和所载物体的压力及自行车自身的重力；桥墩承受自身重力及负荷的压力、大风的作用力等其它外力。
讨论分析生产、生活中常见结构，要抵抗来自外界力的作用情况：
建筑物的窗户：自身重力、墙体的压力、风力、外来撞击力 …
课桌：自身的重力、手臂的压力、桌面上物体的压力…
硬纸包装箱：箱内物体的重力、箱内物体向外的挤压力、自身的重力、外界压力…
一个火腿肠，如何在中间截为两段？用工具：（1）刀切开 （2）剪刀剪开
空手： （3）掰弯 （4）扭断 （5）拉断
构件的基本受力形式：拉力、压力、剪切力、扭转力和弯曲力。
[马上行动]：请连线（p6）
受力形式 概念
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
案例分析P6分析椅面和桥面的受力
[马上行动]p7：探究：观察右图,说明石磨的推杆为什么要用一根绳子吊起来。
一、保持人在推磨时推杆始终在平行于地面的平面上运动，改变了人推磨时的用力方向，只需前推与后拉，使推磨更轻松；二、防止推杆弯曲变形。三、抵消推杆自身的重力
进一步挖掘：石磨在推动过程中，绳子在空间的轨迹是一个什么图形？
小实验：
指导学生做“纸板承受压力试验”p8：
比较不同形状的纸板承受压力的大小。
试验准备、试验过程（略）
回答问题：
1） 哪种情况下纸板的抗压能力最强
2） 举例说明这一结论在实际应用中有什么意义。
3） 如果把纸板折成瓦楞状,试验结果会发生什么变化
事物结构合理性的基础是能够抵抗来自外界的各种作用力和自身重力的影响。
3.结构的类型：
1）实体结构：是指结构体本身是实心的结构。
受力特点：外力分布在整个体积中。
如长城、三峡大坝、锤子、厨房中的菜板子、实心墙、水库的大坝、古代的城墙、柱子、实心球等是实体结构。
2）框架结构：是指结构体由细长的构件组成的结构。
受力特点：支撑空间而不充满空间
框架结构是由细长的杆件或板件连接而成的，构件可以是空心，也可以是实心；可以是平面框架，也可以是空间框架。由于这种结构用料少，可以承受多种载荷，因此用得很广泛。象窗户、画框、房子、竹排、教室的门窗、常用木框架，蔬菜大棚的棚体、建筑用脚手架、自行车、艾菲尔铁塔、桌子、板凳、书橱、输电铁塔等是框架结构。
3）壳体结构：通常是指层状的结构。
受力特点：外力作用在结构体的表面上，由弧面整体分担承受，抵抗变形。
壳体结构是用薄壁壳状构件来替代空间框架而形成的一种空间结构。由于它可以将作用在其上的集中横向载荷分散为沿壳体的压力。因此在场馆建设中用得很多。象头盔，汽车飞机外壳、饮水杯、文具盒、装甲车、油罐、鸡蛋、核桃壳、锅碗瓢盆……等是壳体结构
4）组合结构：在生产和生活实际中，很多物体的结构是由两种或两种以上的基本结构类型组合而成的。
受力特点：复杂
在日常生活中我们常见的结构大部分都是组合结构。自行车也是由若干结构组合而成的。其中承重部分是框架结构，挡泥板是壳体结构，脚踏与链轮之间是传动结构（属于机械结构）等
[马上行动]：p10指出表中所列物体的结构类型
[学生讨论]： 进入工地时总是被要求戴上安全帽，为什么？
[课后作业]：
p11 练习1、2、3题
七、教学反思：
1. 这节课主要是让同学们对一些简单结构有一个比较清楚的认识，所以这节课采取了比较直观的方式，举了许多现实中的实例，历举了大量的图片，学生反应热烈。本节课利用文字游戏导入。通过文字的排列得出结构，然后通过具体图片展示，用图片展示常见的事例片激发兴趣切入课题，让学生明白自然界中的结构。可补充在自然界，相同的物质，不同的结构，表现出不同特性的现象处处可见。
A、同样是水，有液态、气态、固态；
B、同样是碳，但有最硬的固体金刚石和最软的固体石墨存在；
c、用同样的材料，做出的结构不同的小板凳就会有不同的特性，有的稳，有的不稳；
D、各种材料组成结构可以使“死的”材料变成“活的”机器。如：发动机、电子计算机、机器人、飞机、火箭……
2有自然界中的结构联想得到技术领域中的结构，再通过自然界中的结构（蜘蛛网、飞鸟）联想到网兜、飞机等，从而达到图片的二次利用。
3．技术领域结构同样采取展示技术领域结构的图片，国家体育场“鸟巢” 、拱桥、汽车来让学生感知体会，通过阅读大桥坍塌的案例让学生思考，培养对待结构设计的科学的态度。再有魁北克大桥案例过渡到技术领域中的结构与力，同时以真实案例加上实物桥模型加以演示实验来震撼学生的心灵，达到预期的教学目标。
4.再用桥梁模型来介绍构件。又一次载体的二次利用
5.在五种变形的基础上，利用剪刀和指甲钳进一步分析构件受剪切和受压的区别。
6.这节课节奏掌握的比较好，条理清楚，讲解流畅，学生的反应也不错。(共39张PPT)
www.themegallery.com
第一单元 结构与设计
2—1.1常见结构的认识
1 无处不在的结构
2 结构与力
3 结构的类型
请将以下六个字排列成一句有意思的话
导入
这人个表好现
1 无处不在的结构
任何事物都存在结构，结构多种多样。
结构的涵义：结构是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列。(广义)
在工程中，结构的各个组成部分称为构件。
各种各样的结构——自然界
蜂巢：耗材最小，容积最大
各种各样的结构——自然界
自然界结构给人们无限的创造灵感和启示,人们通过对自然界中结构的分析和研究, 将其成果应用到技术领域, 更好地服务于人类。
苍耳子与尼龙搭扣
鸟与飞机
蜘蛛网与网兜
自然界结构给人的启示
自然界结构给人的启示
鹰眼与导弹跟踪系统
生产生活中还有哪些产品的结构是受到自然界事物结构的启发而产生的？（03页）
羊毛衣，伞，潜水艇……。
各种各样的结构——技术领域
罗浮宫
汽车
悉尼歌剧院
斜塔
各种各样的结构——技术领域
吉隆坡双子星大楼
阅读案例：魁北克大桥的坍塌。 大桥坍塌的原因是什么？
结构影响性质和功能，如果结构存在问题，
也许就会导致重大事故的发生。
擅自改变桥的结构。
阅读案例
文章
结构
社会
结构
人事
结构
各种各样的结构——社会领域
各种各样的结构——社会领域
人员的学历结构
人员的职称结构
自然界
社会领域
技术领域
还有哪些结构属于以下领域？
马上行动（p4）
结构的重要性 p3
（1）结构是事物存在的形式。
（2）结构影响甚至决定事物的性质
（3）结构影响甚至决定事物的功能
水
合理的结构是事物存在的基础，卓越的结构是设计者和
制造者重要追求。
从力学角度来说, 结构是指可承受一定力的架构形态, 它可以抵抗能引起形状和大小改变的力。
每个物体都有它的特定的架构形态，这种架构形态体现着它的结构。
2 结构与力
常见的结构都能抵抗来自外界的作用力和自身重力。如自行车承受人和载物的压力及自行车自重。
2 结构与力
分析下列结构可以抵抗来自外界哪些方面的
作用力(p5马上行动)
建筑物的窗户
抵抗来自建筑物墙的正向和侧向的压力、风的作用力，及其自身的重力
餐桌
承受来自桌面物体的压力和它自身的重力等
硬纸包装箱
承受箱内物体的重力、箱内物体向外的挤压力以及自身的重力等
一个火腿肠，如何在中间截为两段？
用工具：（1）刀切开
（2）剪刀剪开
空手： （3）掰弯
（4）扭断
（5）拉断
物体的受力形式
马上行动：请连线（p6）
1.拉力
2.压力
3.剪切力
4.扭转力
5.弯曲力
A.作用于物体，使它产生弯曲的力
B.两个矩离很近，大小相等，方向相反，且作用于同一物体上的平行力
C.挤压物体的力
D.物体所承受的拉力
E.反方向向物体两端均匀施力，使物体发生扭转形变的力
2 结构与力
案例分析：分析椅面和桥面的受力
马上行动(07页)
探究：观察右图，说明石磨的推杆为什么要用一根绳子吊起来。
探究
一、保持人在推
磨时推杆始终在
平行于地面的平
面上运动，二、
防止推杆弯曲变
形。三、抵消推杆
自身的重力
比较不同形状的纸板承受压力的大小
1、哪种情况下纸板的抗压能力最强？
2、还有更好的方案吗？
〖探究活动〗
3 结构的类型
结构三种基本类型:
实体结构：结构体本身是实心的结构，受力特点是：外力分布在整个体积中，如实心墙，大坝。
框架结构：结构体由细长的构件组成的结构。受力特点：支撑空间而不充满空间。如铁架塔，建筑用脚手架，厂房的框架。
壳体结构：通常是指层状的结构。受力特点是：外力作用在结构体的表面上，如摩托车手的头盔，飞机的外壳，贝壳。
实体结构 (p8)
结构体本身是实心的结构。其受力特点是外力分布在整个体积中，如墙壁、柱子、实心球等等。
砧板
锤子
实体结构
长
城
三
峡
大
坝
埃及法老像
框架结构 (p9)
结构体由细长的构件组成的结构。其特点是支撑空间却不充满空间，如窗户、画框、房子的架构、建筑用脚手架、厂房的框架等等。
埃
菲
尔
铁
塔
建筑框架
书桌椅
书柜
框架结构
壳体结构 ( p9)
壳体结构是指层状的结构。其受力特点是外力作用在结构体的表面上，如头盔、汽车飞机的外壳、贝壳等等。
悉尼歌剧院
蒙古包
帐篷
壳体结构
框架结构
高压储气罐、贝壳的壳体结构
鸡蛋承载实验
想一想：为什么鸡蛋能够承受如此大的压力？（10页）
思考（p10）
观察乌龟背壳的结构，想想这种
结构给乌龟带来什么好处？
乌龟外壳属于壳体结构，
它能承受较大的压力，保
护身体不受损坏
思考（p10）
结构类型的实例：
埃菲尔铁塔底座的实体结构
埃菲尔铁塔上部的框架结构
大多数现代建筑的结构是由若干种基本结构类型组合而成的，往往整体是框架结构，地基、柱等是实体结构，有的建筑的屋顶则是壳体结构。
自行车也是由若干结构组合而成的。其中承重部分是框架结构，挡泥板是壳体结构，脚踏与链轮之间是传动结构（属于机械结构）等。p10
马上行动（11页）
物体结构 实体结构 框架结构 壳体结构 组合结构 受力特点
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
√
√
√
√
√
√
√
√
√
小结
1、结构的涵义：广义上结构是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列。从力学角度来说, 结构是指可承受一定力的架构形态, 它可以抵抗能引起形状和大小改变的力。
2、构件的基本受力形式：拉力、压力、剪切力、扭转力和弯曲力
3、结构的类型：实体结构 框架结构 壳体结构 组合结构
练习
1.下列结构是受自然界事物结构启发
而产生的 ( )
A.口杯 B.衣服 C.飞机 D.手表
2.判断哪个不属于实体结构( )
A.冰山 B.长城 C.栅栏 D.大堤
3.哪种颜色的汽车遭遇车祸概率最小( )
A.棕色 B.绿色 C.蓝色 D.银灰色
4.指出下列结构的类型:
安全帽 铁塔 汽车外壳 铅球 灯泡
