第一章 结构及其设计 教案-2023-2024学年高中通用技术地质版（2019）必修《技术与设计2》

第一章 结构及其设计 第一节 初识结构 一、教学目标 (1) 理解结构的本质和含义。 (2) 能对生活中常见的简单结构进行分类，能指出三种不同结构的应用场合。 (3) 能初步认识到结构在日常生产、生活中广泛应用的重要性，拓宽思维和想象空间。 二、教学策略 1．学情分析 高中生已具备一定的物理知识，可以从物体受力的角度去理解结构的作用。学生在日常生活中，常看到一些诸如生活、学习用具、生产器械等，也知道它们都具有一定的结构特点，但不能从理论上科学地对其定义。通过本节内容的学习，学生对于结构的概念和分类比较容易理解掌握，但要对生活常见的实例进行归类可能会有困难。因为现实中的结构往往是多种结构类型的结合，需要探讨交流，获得共识，教师应从力学架构与形态分类的角度对引导学生学习。 2.教学准备 教学中，应尽量结合实例对生活中常见的简单结构进行归类，区分三种结构的不同应用场合。教师选用不同结构类型的实物模型给学生观摩，如小板凳、台灯、球形建筑等；利用多媒体播放不同结构的图片和视频介绍故宫、赵州桥等，体会物体的结构是由物体的功能和需要决定的，而物体的结构又决定了物体的性质和形态。 三、教学重点 结构含义及其分类 结构的受力分析 四、教学难点 结构分类 5、 教学过程： 利用多媒体播放典型结构，探索结构的奥秘。 引出图片所示物的技术核心是结构，它们的共同特点是承受和抵抗各种各样的作用力，抵抗可能由此引起的变形或损伤。它们都是结构设计的成果。 引导学生，激发学生们对结构探究的兴趣。从身边的生活入手，让学生们自行设计、制作一个简易衣帽架！ 要达到我们所提出的要求，那么选用什么架构、材料、几何形状与尺寸，采用怎样的连接、装配与安装方式呢？为了解决这一些技术问题，我们应先从基础学起——结构及其设计。 引导学生从“架构”的角度进行归纳总结： 板凳（a） 4条腿，“八”字形态，由两根橫橕分别把左右2 条腿连接在一起。 板凳（b） 在（a）的基础上去掉了2根橫橕。 板凳（c）在（a）的基础上加了1根橫橕，将左右两端凳腿之间的橫橕连接在一起。 通过前面三个实例，他们各自之间是怎样搭配和排列的？他们在使用中各受到哪些外力的作用？ 结构：组成某体系的各部分单元之间的搭配和排列，确定的搭配和排列决定了该体系的性质和形态。 构件：结构的各组成部分。 结构是可承受一定力或力矩的架构形态，抵抗变形或产生需要的变形是结构的本质。 （一）从力学的架构与形态考虑，结构分类如下： 1. 实心结构 能承受较大的压力 水库的大坝、墙体、城墙 几何外形简单有杆（柱）、板、体。 2. 框架结构 制作方便，能省料 塑料大棚、自行车。杆件实心或管材 3. 壳体结构 曲面形板与边缘构件（梁、拱或桁架）组成的空间结构 水杯、水壶、文具盒、存钱罐、坦克、太空飞行的舱体、石油气储罐、浮标。 壳体结构存在原始曲度，是一种强度高、省材料的结构。 通过以上内容的学习，对结构有一个初步的印象和概念，对衣帽架的结构有一个轮廓，画出设计草图。 第二节 典型结构分析 一、教学目标 理解结构是为了承受力和抵抗变形的本质 能对生活中常见结构进行受力与变形分析 体会结构设计的重要意义，养成对结构进行受力分析的思维习惯 引导学生多角度思考问题、分析问题，激发学生学习设计的欲望 二、重难点： 1. 对单杠作受力和变形分析 2. 通过受力和变形分析，体会结构是为了承受力和抵抗变形的本质。 三、教学过程： 利用多媒体播放一段体操运动的影像资料。运动员在场上激烈的角逐，那么，同学们，你知道他们的比赛项目是什么？ 他们进行的是单杠练习，就是我们上体育课经常玩的单杠。你们仔细观察一下，他们所用的单杠和我们学校的单杠在结构上有哪些不同呢？或者，与你们所见过单杠相比，有没有不同的地方呢？ 引导归纳总结，细心观察的同学发现了，比较明显的一个区别，就是有的单杠有四根铁线，有的却没有。 前面我们学习过什么叫结构，还知道了结构可以承受力和抵抗变形，而组成结构的各个部分称为构件。那么，现在我们把单杠看成一个结构，那构件都有什么呢？ 为什么有的单杠有拉杆，有的没有呢？不同结构的单杠在功能上有什么不同呢？引入新内容。 在学生阅读课本的过程后，总结两根立柱以承受压力为主，主要变形为压缩变形；而拉杆始终处于张紧状态，主要变形为拉伸变形。 如果我们抓在杠体中间，将可能发生怎样的变形？ 结合梁的定义，所以我们认为，杠体是有两个支点的梁。 如上图所示，如果撤掉拉杆4和6，而抓着拉杆3和5用力拉，立柱将可能发生怎样的变形？ 所以立柱是只有一个支点的垂直梁。 我们对杠体进行——有两个支点的梁进行受力分析前，先看一下物理实验——单摆。 在小球摆的过程中，绳子对小球的作用力方向怎样变化？ 根据作用力和反作用力原理，固定点受到小球的作用力方向如何？ 无