结构与强度、功能
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结构与强度、功能
第八周 第8次课 班级：高二（5-6）班 执教日期：2012/03/27 累计教案：8个
一、教学内容分析：
教材的地位和作用
本节内容是在“常见结构的认识”学习的基础上，分析结构另一重要性质——强度及让学生从感性的结构与功能的关系转化为理性的认识，并使其应用到以后的设计中。
二、学生对象分析：
学生通过上节课的学习，初步了解结构的概念和影响结构稳定性的主要因素。但学生在分析结构遭到破坏时经常会搞不清到底是结构的稳定性问题还是结构的强度的问题。而且对于结构的认识、理解不够全面，仅局限于力学角度，同时对结构的其他功能，如实用、美观的考虑有所欠缺。
三、教学目标：
1.知识与技能：
（1）能够联系应力理解强度的概念
（2）了解影响结构强度的主要因素
（3）理解结构与功能的关系，明确结构对事物的功能和作用产生直接影响，结构的改变可能导致功能的变化。
2.过程与方法：通过案例分析,掌握影响结构强度的主要因素。
3.情感态度价值观：通过分析观察、讨论等方法得出结论，培养学生的观察、思维能力、主动参与意识，体验学习乐趣。
四、教学重点、难点
重点：影响结构强度的主要因素。结构与功能关系的理解。
难点：知道结构与稳定性与强度的联系与区别。
五、课时安排：
1课时
六、教学用具：
多媒体课件、纸张、矿泉水瓶、不倒翁
七、教学方法：
多媒体课件、案例交流、学生试验、
八、教学过程：
1、导入
现在有一个重100公斤的人，他累了想坐下来休息一下，正好旁边有两个凳子形状一模一样，但是一把凳子是塑料的而另一把是木制的。你猜他会拿哪一个？
学生回答
问：这是为什么呢？
答：木头更牢固，他不用担心摔屁股
那么我们已经学习了从力学的角度结构是指能够承受力的架构形态，也就是说能够抵抗外力的作用，但是每个结构抵抗外力的能力是不同的。今天我们就来学习结构的这种能力即结构强度。
当结构受到外力的作用时，内部各质点会相互作用产生一种与外力相抵抗的力我们称为内力。问：像刚才一张塑料凳子和木头凳子他们的内力大小情况是？
内力反映了材料抵抗外力破坏的能力。
演示折筷子游戏：一根筷子容易折，一把筷子难折断
问题：材料相同、究竟该如何解释？引出应力
则在单位横截面积上则称为应力。σ＝F/S 即应力=内力/受力面积
应力可以作为表示结构构件强度的基本指标（条件：同一种材料）
提一下应力的积累性
[学生活动]完成书上P17马上行动
根据你的生活经验填写下表
事件 结果 原因
分别在一根竹竿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 脆性塑料杆易断 不同材料的抗拉性能不同
沿着垂直于中心线的方向撞击一根完整的钢管与用同样的方法撞击一根中间有焊接缝的钢管 中间有焊接缝的钢管容易坏 机件连接的方式不同
3、影响结构强度的主要因素
从刚才我们同学的生活经验得出不同的材料，它的结构强度不同。即使是同一种材料连接方不同，它的结构强相应也发生了变化，那么影响结构强度的主要因素是什么呢？
（1）结构强度与结构的形状
拿出学生自己设计的扑克牌结构一个井字形一个三角形
引出影响结构强度的因素——结构的形状（整体形状）
拿出学生设计的同样是三角形即整体形状相似，但是强度却大不一样
引出结构的截面形状不同结构强度不同
问：在框架结构中什么样的结构形状具有比较好强度？
三角形是框架结构中最基本的形状之一，它结实、稳定，所用的材料最少。在长方形或六边形的框架中间，加上支撑构件，构成三角形，就可以大大增加它的牢固程度。在日常生活中，人们往往采取三角支撑结构来增加其强度。
举例吊兰的支撑架
在苍南几乎每年的夏天，都会遇到一个自然灾害，比如桑美、盛帕等。问：在每年防台抗台工作中，我们采取哪些措施来提高门、窗的强度？
答：把木板交叉钉在门板或窗户上。
案例：钻石的强度
金刚石的结构一个碳原子连接四个碳原子，分子结构为四面体，由四个三角行组成。所以钻石的有令人难以置信的强度。常被拿来镶在钻头上，以钻入坚硬的物体中。开挖隧道的断面机钻头，牙医用的钻头，切割和研磨宝石的锯片和砂轮片，水泥工切割砖墙用的锯片等。
（2）结构强度与结构材料
用一次性筷子和铁棒，让学生尝试去折断它
引出影响结构强度的因素——结构的材料
案例分析：梁的受力
问：梁的受力情况
答：压力、拉力
一个梁的材料必须有较好的抗压力、拉力、剪切力、和扭转力的性能。所以梁通常由不是一种材料组成。比如用钢筋混泥土，就包括混泥土和钢筋，其中混泥土擅长抗压力，而钢筋擅长抗拉力，他们共同组成非常牢固的结构。
（3）结构强度与结构构件间的连接方式
拿出学生做的都是三角形的扑克结构，连接方式不同，所承受的重量不同。
引出影响结构强度的因素——结构构件间的连接方式
结构构件的连接通常有以下两类：
1.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。比如松螺栓、松铆。比如折叠伞伞骨间的连接、门与门框的连接等。
2.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。具体有榫接、胶接、焊接等。比如固定铁架床的连接，不可移动的桌腿与桌面的连接。
完成P19马上行动
探究P20
应用：某厂家生产的塑料凳，很多客户反映凳脚强度不足，容易变形或断裂。针对这个问题，请根据所学的结构方面知识，就提高凳脚强度给厂家提出合理的建议。
4、结构与功能
利用一把伞，撑开是雨伞，合起来就是拐杖。所以一个物体的结构改变，随之功能也就改变了。接下来，我们就从结构的特点出发，分析物体所具有的功能。
结构不仅是事物存在的一种形式，而且对事物的功能和作用产生着直接影响。结构的变化可能导致功能的变化。
各种螺丝刀、沙发床、自行车
讨论：如何改变让椅子的结构，使它的功能更加强大？
5、课后小结
（1）结构强度：结构强度就是结构具有的抵抗外力破坏的能力。
（2）影响结构强度的主要因素：结构的形状、结构的材料、结构构件之间的连接方式
（3）结构变化可能导致功能的变化
1、走钢丝的人手上拿着一条长棒的目的是（ ）
A、美观 B、重心低 C、保护 D、支撑
2、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。
3、在日常生活中重心的位置是决定结构稳定性的一个重要因素，以下哪一种结构不是利用降低重心高度来实现其稳定状态的（ ）
A、电风扇的底座 B、儿童陀螺玩具
C、自行车的支撑架 D、不倒翁玩具
４、常见的钢筋混泥土梁，如果省去钢筋，强度基本不变的是（ ）
Ａ、抗弯 Ｂ、抗压 Ｃ、抗拉 Ｄ、抗
５、 吊兰支撑架使用三角形支架结构，而不用由一根直杆挑起的结构，这说明以下哪个因素（ ）影响着结构强度？
A．材料 B．形状 C．构件 D．连接方式
６、在自行车家族中有性能各异的不同车型。如装有辅助小轮的童车、双梁载重车、弯梁女式车、双坐双脚蹬的双人车等，这些特殊功能的实现，是因为设计者改变了（ ）。
A. 车的自重 B.车的材料 C.车的结构 D.车的大小
7、为了使板凳更稳定，不宜采取的方法是（ ）
Ａ、把板凳腿都同样缩短一点
Ｂ、把板凳腿适当加粗
Ｃ、把板凳腿下端用木条连接起来
Ｄ、把板凳上表面的面积加大
第八周 第8次课 班级：高二（5-6）班 执教日期：2012/03/27 累计教案：8个
一、教学内容分析：
教材的地位和作用
本节内容是在“常见结构的认识”学习的基础上，分析结构另一重要性质——强度及让学生从感性的结构与功能的关系转化为理性的认识，并使其应用到以后的设计中。
二、学生对象分析：
学生通过上节课的学习，初步了解结构的概念和影响结构稳定性的主要因素。但学生在分析结构遭到破坏时经常会搞不清到底是结构的稳定性问题还是结构的强度的问题。而且对于结构的认识、理解不够全面，仅局限于力学角度，同时对结构的其他功能，如实用、美观的考虑有所欠缺。
三、教学目标：
1.知识与技能：
（1）能够联系应力理解强度的概念
（2）了解影响结构强度的主要因素
（3）理解结构与功能的关系，明确结构对事物的功能和作用产生直接影响，结构的改变可能导致功能的变化。
2.过程与方法：通过案例分析,掌握影响结构强度的主要因素。
3.情感态度价值观：通过分析观察、讨论等方法得出结论，培养学生的观察、思维能力、主动参与意识，体验学习乐趣。
四、教学重点、难点
重点：影响结构强度的主要因素。结构与功能关系的理解。
难点：知道结构与稳定性与强度的联系与区别。
五、课时安排：
1课时
六、教学用具：
多媒体课件、纸张、矿泉水瓶、不倒翁
七、教学方法：
多媒体课件、案例交流、学生试验、
八、教学过程：
1、导入
现在有一个重100公斤的人，他累了想坐下来休息一下，正好旁边有两个凳子形状一模一样，但是一把凳子是塑料的而另一把是木制的。你猜他会拿哪一个？
学生回答
问：这是为什么呢？
答：木头更牢固，他不用担心摔屁股
那么我们已经学习了从力学的角度结构是指能够承受力的架构形态，也就是说能够抵抗外力的作用，但是每个结构抵抗外力的能力是不同的。今天我们就来学习结构的这种能力即结构强度。
当结构受到外力的作用时，内部各质点会相互作用产生一种与外力相抵抗的力我们称为内力。问：像刚才一张塑料凳子和木头凳子他们的内力大小情况是？
内力反映了材料抵抗外力破坏的能力。
演示折筷子游戏：一根筷子容易折，一把筷子难折断
问题：材料相同、究竟该如何解释？引出应力
则在单位横截面积上则称为应力。σ＝F/S 即应力=内力/受力面积
应力可以作为表示结构构件强度的基本指标（条件：同一种材料）
提一下应力的积累性
[学生活动]完成书上P17马上行动
根据你的生活经验填写下表
事件 结果 原因
分别在一根竹竿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 脆性塑料杆易断 不同材料的抗拉性能不同
沿着垂直于中心线的方向撞击一根完整的钢管与用同样的方法撞击一根中间有焊接缝的钢管 中间有焊接缝的钢管容易坏 机件连接的方式不同
3、影响结构强度的主要因素
从刚才我们同学的生活经验得出不同的材料，它的结构强度不同。即使是同一种材料连接方不同，它的结构强相应也发生了变化，那么影响结构强度的主要因素是什么呢？
（1）结构强度与结构的形状
拿出学生自己设计的扑克牌结构一个井字形一个三角形
引出影响结构强度的因素——结构的形状（整体形状）
拿出学生设计的同样是三角形即整体形状相似，但是强度却大不一样
引出结构的截面形状不同结构强度不同
问：在框架结构中什么样的结构形状具有比较好强度？
三角形是框架结构中最基本的形状之一，它结实、稳定，所用的材料最少。在长方形或六边形的框架中间，加上支撑构件，构成三角形，就可以大大增加它的牢固程度。在日常生活中，人们往往采取三角支撑结构来增加其强度。
举例吊兰的支撑架
在苍南几乎每年的夏天，都会遇到一个自然灾害，比如桑美、盛帕等。问：在每年防台抗台工作中，我们采取哪些措施来提高门、窗的强度？
答：把木板交叉钉在门板或窗户上。
案例：钻石的强度
金刚石的结构一个碳原子连接四个碳原子，分子结构为四面体，由四个三角行组成。所以钻石的有令人难以置信的强度。常被拿来镶在钻头上，以钻入坚硬的物体中。开挖隧道的断面机钻头，牙医用的钻头，切割和研磨宝石的锯片和砂轮片，水泥工切割砖墙用的锯片等。
（2）结构强度与结构材料
用一次性筷子和铁棒，让学生尝试去折断它
引出影响结构强度的因素——结构的材料
案例分析：梁的受力
问：梁的受力情况
答：压力、拉力
一个梁的材料必须有较好的抗压力、拉力、剪切力、和扭转力的性能。所以梁通常由不是一种材料组成。比如用钢筋混泥土，就包括混泥土和钢筋，其中混泥土擅长抗压力，而钢筋擅长抗拉力，他们共同组成非常牢固的结构。
（3）结构强度与结构构件间的连接方式
拿出学生做的都是三角形的扑克结构，连接方式不同，所承受的重量不同。
引出影响结构强度的因素——结构构件间的连接方式
结构构件的连接通常有以下两类：
1.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。比如松螺栓、松铆。比如折叠伞伞骨间的连接、门与门框的连接等。
2.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。具体有榫接、胶接、焊接等。比如固定铁架床的连接，不可移动的桌腿与桌面的连接。
完成P19马上行动
探究P20
应用：某厂家生产的塑料凳，很多客户反映凳脚强度不足，容易变形或断裂。针对这个问题，请根据所学的结构方面知识，就提高凳脚强度给厂家提出合理的建议。
4、结构与功能
利用一把伞，撑开是雨伞，合起来就是拐杖。所以一个物体的结构改变，随之功能也就改变了。接下来，我们就从结构的特点出发，分析物体所具有的功能。
结构不仅是事物存在的一种形式，而且对事物的功能和作用产生着直接影响。结构的变化可能导致功能的变化。
各种螺丝刀、沙发床、自行车
讨论：如何改变让椅子的结构，使它的功能更加强大？
5、课后小结
（1）结构强度：结构强度就是结构具有的抵抗外力破坏的能力。
（2）影响结构强度的主要因素：结构的形状、结构的材料、结构构件之间的连接方式
（3）结构变化可能导致功能的变化
1、走钢丝的人手上拿着一条长棒的目的是（ ）
A、美观 B、重心低 C、保护 D、支撑
2、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。
3、在日常生活中重心的位置是决定结构稳定性的一个重要因素，以下哪一种结构不是利用降低重心高度来实现其稳定状态的（ ）
A、电风扇的底座 B、儿童陀螺玩具
C、自行车的支撑架 D、不倒翁玩具
４、常见的钢筋混泥土梁，如果省去钢筋，强度基本不变的是（ ）
Ａ、抗弯 Ｂ、抗压 Ｃ、抗拉 Ｄ、抗
５、 吊兰支撑架使用三角形支架结构，而不用由一根直杆挑起的结构，这说明以下哪个因素（ ）影响着结构强度？
A．材料 B．形状 C．构件 D．连接方式
６、在自行车家族中有性能各异的不同车型。如装有辅助小轮的童车、双梁载重车、弯梁女式车、双坐双脚蹬的双人车等，这些特殊功能的实现，是因为设计者改变了（ ）。
A. 车的自重 B.车的材料 C.车的结构 D.车的大小
7、为了使板凳更稳定，不宜采取的方法是（ ）
Ａ、把板凳腿都同样缩短一点
Ｂ、把板凳腿适当加粗
Ｃ、把板凳腿下端用木条连接起来
Ｄ、把板凳上表面的面积加大
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