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探究结构
《技术与设计2》第一章 第二节《探究结构》
思考：
桥梁除了应具备稳定性外，还需什么要求？
桥梁除了应具备稳定性外，还应具备一定的
抵抗外力的能力。
结构的强度
《技术与设计2》第一章 第二节《探究结构》
体验：
弯曲力
内力
左拉力
右拉力
内力
内力
右压力
左压力
内力
内力
图2:内力抵抗压力示意图
图1:内力抵抗拉力示意图
图3:内力抵抗弯曲力示意图
外力
☆使结构发生形变作用的力。
☆用来抵抗外力与变形，并力图使变形部分复原的力。
内力
从表格数据中，你领悟到了些什么？
数据 记录 棉线根数 拉断难易程度
1
2
4
10
棉线数目越多，越难被拉断。
非常容易
容易
较难
很难或拉不断
受力截面积大，承受能力越强。
实验观察
【学生活动实验1】：
材料相同，截面面积不同的物体受力情况实验。
在外力与材料不变的条件下，构件被破坏的危险程度与它的截面面积有关。
应力与强度
应力：
构件单位截面面积所受的内力（作用在单位面积上的内力）。
应力，单位：帕（Pa）
N 内力，单位：牛（N）
A 横截面积，单位：米2（m2）
我们使用“应力”来衡量结构受到力的效果，而该结构能承受的最大应力，我们称为“许用应力”（阅读P17）
已知结构的许用应力为50 N/cm2，截面积为4 cm2，冲击产生的外力为180N，请问结构会被破坏吗？
解法1:
=N/A=
180N/4cm2＝45 N/cm2
小于许用应力，所以结构不会被破坏
解法2:
N= ×A=
4cm2x50N/cm2＝200N
外力小于内力的最大值，所以结构不会被破坏。
思考：要增强绳子的强度有什么办法？原因何在？
内力不变的情况下:
构件的截面面积越大，应力_____，危险性就_____。
越小
越小
构件和材料具有抵抗破坏的能力。
强度：
☆不同材料抵抗外力的能力不同。
体验学习
【学生活动实验2】
相同截面面积的不同材料的受力实验。
结构强度与材料有关
压力
拉力
荷载
混凝土
钢筋
钢筋
钢筋的拉力
【学生活动实验3】
木条叠加和三棱柱体承载实验的形变情况
结构的强度与材料的形状有关。
动手思考
一张A4纸如何承载一本书？
泉水瓶上凸起的横向纹路有什么用？
不同截面形状，相同横截面积的同种材料的强度排列顺序
【知识拓展】刚度（阅读P19）
影响结构强度的因素：
小结
1）与材料截面面积
2）与材料
3）与材料的形状《技术与设计2》第一章第二节《探究结构》教学设计
《结构的强度》 教学设计
一、教材学情分析：
本章的总体设计思路是：认识结构——探究结构——结构设计——结构欣赏。本节是教材《技术与设计2》中第一章第二节《探究结构》的第二部分，是本章的重点部分。需要1课时完成教学。
1、教学对象分析
高中学生已有一定的生活经验，在已学过的物理知识中对物体所受的外力、压强等有较深的理解，但对结构的强度了解不多、不够完善，容易把结构的强度与稳定性混淆。总体来说学生对通用技术这门课程比较感兴趣在于看到和听到以往不同的见解。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。
2、教学内容分析
本节课主要是让学生能够联系“应力”来理解结构强度的概念以及影响结构强度的因素。教学中以演示技术试验，适时引导学生观察思考并给予理论上的解释、归纳，从而让学生得出结论、理解知识。
二、教学目标：
知识与技能：
1、理解强度、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、实例，明确强度与材料、强度与物体的形状的关系。培养学生结合生活实际分析问题，交流能力，对身边事物的观察能力。
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：影响结构强度及的主要影响因素。
难点：应力的理解，强度与应力的关系，结构设计需要在“许用应力”范围之内。
四、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。
五、教学媒体
多媒体教学平台，技术试验用铁架台、A4纸片、泡沫条、纸杯、不锈钢杯、钩码等
六、教学安排
1课时
七、教学过程：
（一）复习回顾，导入新课
视频材料：吊塔倒塌事故、钱江三桥垮塌事故
教师引导学生回顾结构的稳定性相关内容，引到学生还可以从哪些角度研究结构:
桥梁除了应具备稳定性外，还需什么要求？(教师用力砸一个泡沫体)
桥梁除了应具备稳定性外，还应具备一定承载能力？
这种属性我们就用“结构的强度”来表达。
知识构建
1、强度与应力
教师：为了更深入体验强度的相关因素，我们来体验一下：
（1）拉力器拉伸演示（两学生上台演示）
学生：观察拉力器受力情况，演示同学谈感受。
结构通过发生形变来抵抗外力的作用，形变会产生分布到结构各个部分，合力与外力相等的内力。但结构每一部分能承受的内力的大小是有限的，当某一地方，承受的内力过大，就会出现被破坏的现象。
外力：外力是使结构发生形变作用的力。
内力：用来抵抗外力与变形，并力图使变形部分复原的力。（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。张力属于内力。）
【教师】：外力越大，构件的内力也大，构件也就越易被破坏，但仅仅内力的大小还不能确切地反映一个构件的强度（危险的程度）。那么，它还有与什么有关呢？我们通过一个小试验来探究这个问题。
（2）学生活动
学生活动：棉线实验
数据记录 棉线根数 拉断难易程度
1 非常容易
2 容易
4 较难
8 很难或拉不断
棉线数目越多，越难被拉断。
受力截面积大，承受能力越强。
【学生活动实验1】：材料相同，截面面积不同的物体受力情况实验。
教师引导学生得出结论：在外力与材料不变的条件下，构件被破坏的危险程度与它的截面面积有关。（播放课件视频01.wmv）
【教师】：这种单位截面面积所受的内力，我们通用技术给它一个定义叫：
【应力】：构件单位截面面积所受的内力（作用在单位面积上的内力）。
（定量关系）公式：
应力，单位：帕（Pa）
N内力，单位：牛（N）
A横截面积，单位：米2（m2）
我们使用“应力”来衡量结构受到力的效果（度量强度的大小），而该结构能承受的最大应力，我们称为“许用应力”（见P17）
【简单计算】
已知结构的许用应力为50 N/cm2，截面积为4 cm2，冲击产生的外力为180N，请问结构会被破坏吗？
【教师引导】：内力不变的情况下，构件的截面面积越大，应力越小，危险性就越小。
【活动】思考：要增强绳子的强度有什么办法？原因何在？
【图片展示】拔河比赛、高楼清洁工。
【学生阅读】P14最后一段，理解应力主要两种情况（正应力、切应力）。
2、强度与材料
同学们：构件的强度除了与材料截面面积有关外，还与哪些因素有关呢？我们在生活中有这样的经验：
【教师演示】：手挤压纸杯与不锈钢杯
【教师】当我们用手挤压纸杯时，纸杯会变形，而有同样的力挤压不锈钢杯，却无明显的改变，这说明了什么呢？下面请观察体验：
【学生体验】拉纸带和皮带
引导学生得出：不同材料抵抗外力的能力不同。
【教师】：由此可见：结构的强度是通过构件和材料来体现的。由此，我们可以得出强度的概念：
强度：构件和材料具有抵抗破坏的能力。
【教师】引导学生做泡沫条与木条承压实验
【学生活动实验2】相同截面面积的不同材料的受力实验。
【学生讨论总结】结构强度与材料有关
【课件展示】混凝土梁受荷载情况
讨论：1）混凝土所存在的弱点
2）钢筋混凝土是如何克服混凝土的弱点的
3）如果在建筑物建造过程中，钢筋混凝土未按要求放置规定的
钢筋数目，钢筋混凝土梁在受到规定的荷载下将会发生什么
情况。
【视频展示】质量事故(可选用）
3、强度与材料的形状
【教师】：同学们，现在我们知道了强度与材料有关了，在我们生活中相同材料却有着不同的形状，那么，不些不同形状的结构的受力情况有是怎样的呢？我们通过下面试验来探讨一下。
【学生活动实验3】木条叠加和三棱柱体承载实验的形变情况
【学生讨论】：比较木条形变情况，小组总结结论(得出：结构的强度与材料的形状有关)。
【动手实验】一张A4纸如何承载一本书（小组动手，准备双面胶）
（瓦楞纸与管状纸）
【学生思考】很多矿泉水瓶上都有凸起的横向纹路，它有什么用吗？
【图片展示】不同截面的形状的强度顺序图(对教材的进一步说明，教材的图是从抗弯曲能力来排序的)。
【知识拓展】刚度（学生阅读P19）
4. 小结:
影响结构强度的因素：
1）截面面积
2）材料
3）材料的形状
教师：同学们，其实影响结构强度的因素还不止这些，如：构件之间的连接方式也是至关重要的，这是我们下节课将要学习的内容。
八、教后反思《技术与设计2》2.2结构的强度 导学案
班级： 姓名： 组别：
一、知识回顾：
结构：是指可承受一定应力的物体形态，结构可以抵抗能引起形状和大小改变的力。P6
结构稳定的因素：
1、重心越低，稳定性越好；2、支撑面越大越稳定；3、结构的形状
结构的稳定性在日常生活中有着广泛的应用：
1、人们利用稳定的结构抵抗外力、承受负载
2、人们还利用不稳定的结构实现某些功能
二、课前学习
1、结构的强度是通过______和_______来体现的。
2、构件和材料必须具有_________的能力，这种能力称作_________。
3、构件单位截面面积所受的内力称为构件的___________。
4、思考：结构的强度与哪些因素有关？
三、课堂实验指导：
【实验一】（以小组为单位）
实验材料：两根边长分别为4cm和2cm，长为35cm的长方体泡沫条、钩码若干。
实验方法：将两长方体泡沫条分别放在两等高且距离相等的台面上，分别在两泡沫条上挂钩码，逐渐增加钩码，观察并记录两泡沫条的变形程度。
实验目的：比较以上两种不同截面面积的泡沫条的变形情况，你们小组得出了什么结论？
实验结论：_________________________________________________________________
【实验二】（以小组为单位）
实验材料：两根边长分别为2cm×2cm，长为40cm的长方体泡沫条和实木条、钩码若干。
实验方法：将泡沫条和实木条分别放在两等高且距离相等的台面上，分别在泡沫条和实木条上挂钩码，逐渐增加钩码，观察并记录泡沫条和实木条的变形程度。
实验目的：比较泡沫条和实木条的变形情况，你们小组得出了什么结论？
实验结论：_________________________________________________________________
【实验三】（以小组为单位）
实验材料：3条长方形的木条、用3条长方形木条沿长边相互粘接成的一个三棱柱体、钩码若干。
实验方法：
1、将3条长方形木条叠放在一起，放在两等高且距离相等的台面上，然后在本条上悬挂钩码，逐渐增加钩码，观察本条的变形情况；
2、将3木条粘接成的三棱柱体，放在两等高且距离相等的台面上，然后在三棱柱体上悬挂钩码，逐渐增加钩码，观察三棱术体的变形情况。
实验目的：比较以上两种不同形状的本条的变形情况，你们小组得出了什么结论？
实验结论：_________________________________________________________________
