常見(jiàn)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)鄭金果

1、常見(jiàn)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)龍城中學(xué) 鄭金果 一、 教案背景1，面向?qū)W生： 高中生 學(xué)科：通用技術(shù)2，課時(shí)：1課時(shí)3，學(xué)生課前準(zhǔn)備：一、學(xué)生自學(xué)，了解結(jié)構(gòu)的含義。二、讓學(xué)生找出自學(xué)中遇到的問(wèn)題。二、 教學(xué)課題教養(yǎng)方面：1、理解結(jié)構(gòu)的含義。2、了解結(jié)構(gòu)的作用。 教育方面：1、 培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。2、 激發(fā)學(xué)生熱愛(ài)自然、勇于探索的熱情。發(fā)展方面：培養(yǎng)學(xué)生的觀(guān)察、思維等能力、。三、 教材分析本節(jié)是廣東版技術(shù)與設(shè)計(jì)2第一單元“結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)”的第一節(jié)“常見(jiàn)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)”內(nèi)容。具體包括3部分內(nèi)容:1.無(wú)處不在的結(jié)構(gòu)2,結(jié)構(gòu)與力3.結(jié)構(gòu)的類(lèi)型。我們通過(guò)展示形形色色的結(jié)構(gòu)圖片以及對(duì)這些結(jié)構(gòu)的分析和研究,使學(xué)生了解結(jié)構(gòu)的含

2、義。本節(jié)讓學(xué)生體會(huì)技術(shù)存在的廣泛性，明確結(jié)構(gòu)的重要性：（1）結(jié)構(gòu)是事物存在的形式（2）結(jié)構(gòu)影響甚至決定事物的性質(zhì)（3）結(jié)構(gòu)影響甚至決定事物的功能。卓越的結(jié)構(gòu)是設(shè)計(jì)者和制造者重要追求。讓學(xué)生知道自然界中形形色色的結(jié)構(gòu)給了人們無(wú)限的創(chuàng)造靈感和啟示，人們將其成果應(yīng)用到技術(shù)領(lǐng)域, 是為了更好地服務(wù)于人類(lèi)。重點(diǎn)就是向?qū)W生講解結(jié)構(gòu)的五種基本受力形式：拉力、壓力、剪切力、扭轉(zhuǎn)力和彎曲力及簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的受力分析，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)不同結(jié)構(gòu)類(lèi)型：實(shí)體結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、殼體結(jié)構(gòu)、組合結(jié)構(gòu)。 四、 教學(xué)方法閱讀理解、案例分析、交流討論、多媒體展示、師生互動(dòng)五、 教學(xué)目標(biāo)1.知識(shí)與技能：（一）了解結(jié)構(gòu)的含義。（二）能從力學(xué)的角度理

3、解結(jié)構(gòu)的一般分類(lèi)。（三）能結(jié)合簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)案例，分析結(jié)構(gòu)是如何承受力的。2.過(guò)程與方法：閱讀理解、案例分析、交流討論、多媒體展示、師生互動(dòng)。3.情感態(tài)度和價(jià)值觀(guān)：通過(guò)案例分析，提高理解和分析問(wèn)題的能力，激發(fā)學(xué)習(xí)激情和興趣。激發(fā)學(xué)生熱愛(ài)自然、勇于探索的熱情。六、教學(xué)重難點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)：掌握結(jié)構(gòu)與力，結(jié)構(gòu)的分類(lèi)2.教學(xué)難點(diǎn)：學(xué)會(huì)從技術(shù)的角度分析事物的受力。七、 教學(xué)過(guò)程導(dǎo)入：展示圖片籃球鉛球（1）、讓學(xué)生思考同樣是球?yàn)槭裁此{(lán)球就彈性好，鉛球就差一些？（2）、讓學(xué)生思考同樣是碳，為什么有最硬的固體金剛石和最軟的固體石墨存在；世界上任何事物都存在結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)多種多樣且決定著事物存在的性質(zhì)。1、無(wú)處不在的結(jié)

4、構(gòu)：人們每天都在與各種各樣的結(jié)構(gòu)打交道。游樂(lè)場(chǎng)里的游樂(lè)項(xiàng)目讓人目不暇接，過(guò)山車(chē)、旋轉(zhuǎn)飛輪、旋轉(zhuǎn)木馬、旋轉(zhuǎn)飛輪等令我們流連忘返。觀(guān)察這些游樂(lè)設(shè)施，你會(huì)驚嘆他們結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的巧妙和堅(jiān)固。（1）引導(dǎo)學(xué)生觀(guān)察結(jié)構(gòu)圖（課本）。引導(dǎo)學(xué)生分析蜂窩的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在哪里？蜂巢：使用最少的材料制作盡可能寬敞的空間，不會(huì)出現(xiàn)縫隙，空間使用效率最好。蜘蛛網(wǎng)：任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)都能找到一條可通過(guò)的路徑（2）引導(dǎo)學(xué)生歸納結(jié)構(gòu)概念：結(jié)構(gòu)是指事物的各個(gè)組成部分之間的有序搭配和排列。結(jié)構(gòu)的各組成部分，通常稱(chēng)為構(gòu)件。例：人體結(jié)構(gòu)，文章的結(jié)構(gòu)，汽車(chē)結(jié)構(gòu)，桌子結(jié)構(gòu)，地球結(jié)構(gòu)等。你是怎樣理解“結(jié)構(gòu)是指事物的各個(gè)組成部分之間的有序搭配和排

5、列”，“結(jié)構(gòu)多種多樣且決定著事物存在的性質(zhì)”的？啟發(fā)學(xué)生：你能否舉例說(shuō)明事物的各個(gè)組成部分之間的搭配和排列改變了，事物的性質(zhì)也發(fā)生了改變。學(xué)生舉例說(shuō)： 人的染色體有X染色體、Y染色體之分，X染色體、Y染色體不同的搭配和排列，決定這個(gè)人是男人還是女人等等。(3）讓學(xué)生閱讀案例：蒼耳子與尼龍搭扣;鳥(niǎo)與飛機(jī);鷹眼與導(dǎo)彈跟蹤系統(tǒng)提問(wèn)：為什么鷹可以在幾千米的高空準(zhǔn)確無(wú)誤地辨別地面上的動(dòng)物？鷹可以在幾千米的高空準(zhǔn)確無(wú)誤地辨別地面上的動(dòng)物,這是因?yàn)樗难鄄拷Y(jié)構(gòu)比較特殊。人類(lèi)每只眼睛的視網(wǎng)膜上都有一個(gè)凹槽,叫做中央凹。而老鷹眼中的中央凹卻有兩個(gè), 這兩個(gè)中央凹的作用不同, 其中一個(gè)專(zhuān)門(mén)用于接收來(lái)自鷹頭側(cè)面物體

6、的像, 另一個(gè)用于接收來(lái)自鷹頭前方物體的像。這樣,老鷹的視覺(jué)范圍就寬多了,能兼顧前方和側(cè)面。根據(jù)鷹眼的結(jié)構(gòu),人們正在研制“ 鷹眼”導(dǎo)彈系統(tǒng)。這種導(dǎo)彈系統(tǒng)能自動(dòng)尋找、識(shí)別目標(biāo)并跟蹤攻擊。提問(wèn)：除了根據(jù)鷹眼的結(jié)構(gòu),人們正在研制“ 鷹眼”導(dǎo)彈系統(tǒng)以外，你還受到哪些啟發(fā)？提問(wèn)：如果在人類(lèi)的視網(wǎng)膜上象鷹一樣有兩個(gè)凹槽，世界將會(huì)如何變化？提問(wèn)：人與動(dòng)物相比，在身體結(jié)構(gòu)上有什么不同？分析其劣勢(shì)與優(yōu)勢(shì)?？磥?lái)我們?nèi)祟?lèi)好多地方不如動(dòng)物,不能象鳥(niǎo)一樣在空中自由飛翔,不能象魚(yú)一樣在水中歡快游蕩,奔跑速度不如豹子，打斗力氣不如虎。人類(lèi)憑什么能成為動(dòng)物界的統(tǒng)治者呢?啟發(fā)學(xué)生回答：憑大腦,憑學(xué)習(xí),人類(lèi)把幾千年知識(shí)在幾年十幾

7、年中繼承過(guò)來(lái)并在原來(lái)的基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新，現(xiàn)在進(jìn)入知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，人類(lèi)知識(shí)總量幾年就要翻一番。教育學(xué)生：人與人之間有競(jìng)爭(zhēng),而且可能很激烈，能否立于不敗之地,在于不斷學(xué)習(xí)。馬上行動(dòng)：生產(chǎn)生活中還有那些產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)是受到自然界事物結(jié)構(gòu)的啟發(fā)而產(chǎn)生？北京鳥(niǎo)巢 （鳥(niǎo)巢） 鋸（鋸齒草） 潛水艇（海豚） 聲納（蝙蝠）潛水用的腳蹼（鴨子） 潛水艇的流線(xiàn)型設(shè)計(jì)（魚(yú)類(lèi)）2)技術(shù)領(lǐng)域中的結(jié)構(gòu)：汽車(chē)、手機(jī)、樓房、飛機(jī)（1）合理的結(jié)構(gòu)是事物存在和發(fā)展的基礎(chǔ)，卓越的結(jié)構(gòu)是設(shè)計(jì)者和制造者長(zhǎng)期的追求。（2）結(jié)構(gòu)不合理就會(huì)產(chǎn)生什么后果？案例：魁北克大橋的坍塌學(xué)生思考：大橋坍塌的原因是什么？ 擅自改變橋的結(jié)構(gòu)。1907年，加拿大魁北克

8、附近的圣勞倫斯河上落成了全球最長(zhǎng)的拱橋。該橋采用了比較新穎的懸臂構(gòu)造，這樣的結(jié)構(gòu)非常流行。盡管只比蘇格蘭愛(ài)丁堡福斯河上非常成功的懸臂大橋稍長(zhǎng)一點(diǎn)，但魁北克大橋存在設(shè)計(jì)問(wèn)題，還未完工就坍塌了，說(shuō)明結(jié)構(gòu)影響著事物的性能和功能， 3) 社會(huì)領(lǐng)域中的結(jié)構(gòu)：師：在社會(huì)領(lǐng)域,也普遍存在著結(jié)構(gòu)現(xiàn)象。如：一篇文章的內(nèi)容結(jié)構(gòu)影響文章的表達(dá)與質(zhì)量, 一家企業(yè)的結(jié)構(gòu)也關(guān)乎企業(yè)的運(yùn)行與效率。學(xué)生閱讀2008年國(guó)務(wù)院機(jī)構(gòu)改革情況一覽表 國(guó)務(wù)院機(jī)構(gòu)改革 改革前改革后外交部外交部國(guó)防部國(guó)防部國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)教育部教育部科學(xué)技術(shù)部科學(xué)技術(shù)部水利部水利部農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)部商務(wù)部商務(wù)部文化部

9、文化部衛(wèi)生部衛(wèi)生部國(guó)家人口和計(jì)劃生育委員會(huì)國(guó)家人口和計(jì)劃生育委員會(huì)中國(guó)人民銀行中國(guó)人民銀行審計(jì)署審計(jì)署鐵道部鐵道部監(jiān)察部監(jiān)察部民政部民政部司法部司法部財(cái)政部財(cái)政部公安部公安部國(guó)家民族事務(wù)委員會(huì)國(guó)家民族事務(wù)委員會(huì)安全部國(guó)家安全部建設(shè)部（裁撤）住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部 （新建）交通部（裁撤）交通運(yùn)輸部（新建）信息產(chǎn)業(yè)部（裁撤）工業(yè)和信息化部（新建）人事部（裁撤）人力資源和社會(huì)保障部（新建）勞動(dòng)保障部（裁撤）環(huán)境保護(hù)部（新建）國(guó)防科工委（裁撤）- 馬上行動(dòng)：請(qǐng)學(xué)生分別列舉自然界、技術(shù)領(lǐng)域、社會(huì)領(lǐng)域給你印象較深的有關(guān)結(jié)構(gòu)的事例？自然界：人體結(jié)構(gòu)、地球的結(jié)構(gòu)、植物的結(jié)構(gòu)、動(dòng)物的結(jié)構(gòu) 技術(shù)領(lǐng)域：汽車(chē)的結(jié)

10、構(gòu)、自行車(chē)的結(jié)構(gòu)、窗戶(hù)的結(jié)構(gòu)、社會(huì)領(lǐng)域：學(xué)校管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、班級(jí)的結(jié)構(gòu)、親戚朋友的結(jié)構(gòu)等。  2.結(jié)構(gòu)與力從力學(xué)角度來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)是指可承受一定力的架構(gòu)形態(tài)，它可以抵抗能引起形狀和大小改變的力。一個(gè)較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)由許多不同的部分組成，這些組成部分通常稱(chēng)為構(gòu)件。分析討論自行車(chē)的組成構(gòu)件：自行車(chē)車(chē)架、車(chē)把、傳動(dòng)、座鞍、車(chē)輪等。當(dāng)一個(gè)結(jié)構(gòu)受到外力作用時(shí),內(nèi)部各質(zhì)點(diǎn)之間的相互作用會(huì)發(fā)生改變, 產(chǎn)生一種抵抗的力 , 稱(chēng)為內(nèi)力。應(yīng)力是構(gòu)件的單位橫截面上所產(chǎn)生的內(nèi)力，當(dāng)應(yīng)力達(dá)到某一極限值時(shí), 結(jié)構(gòu)就會(huì)遭到破壞。用公式表示應(yīng)力為 =F/s, 其中 ,F 是內(nèi)力 ,S 是受力面積 , 是應(yīng)力。生活

11、中常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)都能抵抗來(lái)自外界的各種作用力和自身重力。例如自行車(chē)承受人和所載物體的壓力及自行車(chē)自身的重力；橋墩承受自身重力及負(fù)荷的壓力、大風(fēng)的作用力等其它外力。討論分析生產(chǎn)、生活中常見(jiàn)結(jié)構(gòu)，要抵抗來(lái)自外界力的作用情況：墻壁的窗戶(hù)：自身重力、墻體的壓力、風(fēng)力、外來(lái)撞擊力 課桌：自身的重力、手臂的壓力、桌山個(gè)物體的壓力、推拉力、地面對(duì)其的支撐力 構(gòu)件的受力形式多種多樣，基本受力形式：拉力、壓力、剪切力、扭轉(zhuǎn)力和彎曲力。受力形式概念受力形式拉 力物體所承受的拉拽力結(jié)構(gòu)承受拉伸時(shí)，作用在結(jié)構(gòu)（經(jīng)常稱(chēng)為拉桿）上的力是一對(duì)方向相反，作用線(xiàn)與拉桿軸線(xiàn)重合的集中力，方向背離桿的底面。其受力實(shí)例是吊車(chē)的吊繩。壓

12、力擠壓物體的力結(jié)構(gòu)承受壓縮時(shí)，作用在結(jié)構(gòu)（習(xí)慣上稱(chēng)為壓桿）上的力是一對(duì)方向相反，作用線(xiàn)與壓桿軸線(xiàn)重合的集中力，方向指向桿的底面。如液壓機(jī)的頂桿工作時(shí)就是受壓。剪切力兩個(gè)距離很近 ,大小相等,方向相反,且作用于同一物體上的平行力結(jié)構(gòu)在受剪切時(shí)，結(jié)構(gòu)所承受的力是分別作用在構(gòu)件相對(duì)的兩個(gè)面上，方向相反，作用線(xiàn)錯(cuò)開(kāi)微小距離的兩個(gè)平行力。連接剪刀兩個(gè)部分的銷(xiāo)釘在剪刀工作時(shí)就是承受的剪切力，其受力模型如圖。扭轉(zhuǎn)力反方向向物體兩端均勻施力 ,使物體發(fā)生扭轉(zhuǎn)形變的力承受扭轉(zhuǎn)的構(gòu)件一般都稱(chēng)為軸。它承受的外力是一對(duì)作用在軸兩端面內(nèi)，轉(zhuǎn)向相反的力偶矩。彎曲力作用于物體 ,使它產(chǎn)生彎曲的力承受彎曲載荷的構(gòu)件，一般稱(chēng)為

13、梁。梁在承受彎曲時(shí)，受力情況比較復(fù)雜，其中一種載荷叫做彎矩。它是作用在過(guò)梁的軸線(xiàn)且與橫截面垂直的平面內(nèi)的力偶矩。其作用力是使梁產(chǎn)生彎曲變形。馬上行動(dòng)：人坐在椅子上, 椅面受到哪些力；行人和車(chē)輛通行的橋面受到的力。結(jié)構(gòu)受載荷實(shí)例：任何結(jié)構(gòu)承受的外載荷，都是拉、壓、剪、扭、彎中的一種或幾種的組合。為了保證結(jié)構(gòu)的正常工作，這都是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中必須考慮的重要問(wèn)題。例如：1）秋千的吊索，主要承受拉力；2）橋梁的橋墩，主要承受壓力；3）連接齒輪和軸的鍵，主要承受剪切力；4）汽車(chē)方向盤(pán)的軸，主要承受扭轉(zhuǎn)力；5）單杠的杠體（上面的橫杠），主要受彎曲力；6）吊扇旋轉(zhuǎn)，吊桿主要受扭轉(zhuǎn)力；典型結(jié)構(gòu)分析1）單杠結(jié)構(gòu)分析各

14、部分名稱(chēng)：杠體，立柱和拉桿。（為什么做成這樣的結(jié)構(gòu)？）杠體的受力與變形：杠體總是朝著人體所在的瞬間位置的方向上發(fā)生彎曲。彎曲力立柱、拉桿的受力與變形：立柱：靜止時(shí)受壓力；當(dāng)人在運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)立柱產(chǎn)生彎矩M，使立柱彎曲變形。怎樣做才能保持單杠穩(wěn)定？拉桿：人在運(yùn)動(dòng)時(shí)，拉桿起到輔助立柱抗變形作用。3.結(jié)構(gòu)的類(lèi)型：1）實(shí)體結(jié)構(gòu)：是指結(jié)構(gòu)體本身是實(shí)心的結(jié)構(gòu)。受力特點(diǎn)：外力分布在整個(gè)體積中。實(shí)體結(jié)構(gòu)可以連續(xù)傳遞載荷，適于承受壓力。案例分析：古代的城墻、水庫(kù)的大壩、柱子、實(shí)心球、三峽大壩等。2）框架結(jié)構(gòu)：是指結(jié)構(gòu)體由細(xì)長(zhǎng)的構(gòu)件組成的結(jié)構(gòu)。受力特點(diǎn)：支撐空間而不充滿(mǎn)空間，能承受垂直和水平荷載?？蚣芙Y(jié)構(gòu)是由桿件或板

15、件連接而成的，由于這種結(jié)構(gòu)用料少，可以承受多種載荷，因此用得很廣泛。案例分析：窗戶(hù)、畫(huà)框、房子、竹排、教室的門(mén)窗常用木框架，蔬菜大棚的棚體、建筑用腳手架、自行車(chē)、艾菲爾鐵塔、桌子、板凳、書(shū)櫥、輸電鐵塔。3）殼體結(jié)構(gòu)：通常是指層狀的結(jié)構(gòu)。受力特點(diǎn)：外力作用在結(jié)構(gòu)體的表面上，由弧面整體分擔(dān)承受，抵抗變形。殼體結(jié)構(gòu)是用薄壁殼狀構(gòu)件來(lái)替代空間框架而形成的一種空間結(jié)構(gòu)。由于它可以將作用在其上的載荷分散。因此在場(chǎng)館建設(shè)中用得很多。案例分析：頭盔，飲水杯、文具盒、裝甲車(chē)、油罐、雞蛋、核桃、瓜子、鍋碗瓢盆等4）組合結(jié)構(gòu)：在生產(chǎn)和生活實(shí)際中，很多物體的結(jié)構(gòu)是由兩種或兩種以上的基本結(jié)構(gòu)類(lèi)型組合而成的。案例分析：大壩都是拱形和實(shí)心結(jié)構(gòu)的組合體；圓頂大廈的頂部都是框架結(jié)構(gòu)和殼體結(jié)構(gòu)的組合（又叫球形空間桁架結(jié)構(gòu)）。 學(xué)生討論分析： 進(jìn)入建筑工地時(shí)總是被要求戴上安全帽，為什么？歸納總結(jié);1、結(jié)構(gòu)的含義2、無(wú)處不在的結(jié)構(gòu) 1）自然界：2）技術(shù)領(lǐng)域：3）社會(huì)領(lǐng)域：