1.2.2 结构的强度 教学设计-2023-2024学年高中通用技术粤科版（2019）必修 技术与设计2

《技术与设计 2》第一章第二节课时 2 结构的强度 一、学情分析 学生通过第一节的学习和日常生活中的常识，对结构和结构的受力情况有了初步的认 识， 也探讨了影响结构的稳定性的因素， 但对于结构强度的具体影响因素还不是很清楚， 而 这些知识正是学生今后设计结构时的重要理论基础， 要认识结构的稳定性和强度就必须了解 一些结构力学的知识， 而结构力学是学生学习的难点。本节通过一些技术试验和讨论探究深 入浅出地让学生自主探究，分析影响结构强度的因素。 二、教材分析 本节的主要内容有：结构的强度、结构与材料、结构与形状、结构与连接方式。本节承 接了第一节认识结构的内容， 主要让学生理解影响结构稳定性和强度的因素， 初步应用应力 的公式进行计算， 通过技术试验分析影响结构强度和稳定性的因素。本节是本章的核心内容， 为学生学习结构设计打下基础。 教学重点：理解结构强度和应力的定义，能运用应力的公式进行简单计算。 教学难点 ：通过技术试验分析影响结构强度的因素。 三、教学目标 1 ．技术意识：通过感知生活中的现象以及进行技术试验， 形成对结构强度的基本概念， 学会从结构稳定性和强度的角度分析事物， 了解探究结构稳定性和强度对人类技术发展的重 要性。 2 ．创新设计：探究结构的过程中，设置具有不同影响因素的试验，使学生了解要解决 某一特定问题要解决的主要技术问题。 3 ．工程思维：引导学生通过探究生活中常见物品的稳固性，由点及面，了解一般结构 的强度，并进行多因素分析试验，使学生形成初步的工程意识和思维。 4 ．图样表达：在讲解结构的相关知识时，配以丰富的结构图、立体图等，引导学生结 合日常生活情境，识读常见的技术图样，能用简单的草图表达与交流设计构想。 四、教学理念和方法 1 ．本课的教学模式： “教师为主导，学生为主体”，引导学生思考，动手试验。“自 主、合作探究”让学生自主探究、主动建构知识。 2 ．教师与学生间、学生与学生间在每个问题解决的过程中都进行地及时地反馈， 让学 生少走弯路，提高学习效率。 五、教学器材、资料 试验教具， 演示教具、A4 纸和胶若干， 教学活动记录表， 查找本节内容相关视频、数 据等。 六、教学课时 1 课时 六、教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计目的 新课导入 “世界上最昂贵的戒指”背后的故事 播放魁北克大桥坍塌视频资料 提出问题：坍塌原因 带领思考：技术设计的责任感 对于技术设计而言，结构的可靠性是非常重要 的，现在我们就来探究相关的知识。 观看视频、 思考事故原 因 激发学生的学习 兴趣， 通过效果强 烈的素材给学生 带去感官上的认 识：结构承受外力 的能力对于结构 的强度非常重要； 以及技术设计的 责任感和使命感。 结构强度 与应力 1、强度的概念 通过捏捏乐玩具球来模仿：当结构构件受力时， 内部各个质点之间的变化， 以及为了抵御这些变 化，质点之间所产生内力的特点。 内力是由外力引起的， 是对变形的一种抵抗。 一 般来说， 外力越大， 则构件的内力越大。当内力 达到一定数值时， 构件就会被破坏。在工程技术 中，不允许任何构件在正常工作情况下被破坏， 这就要求构件必须具有抵抗被破坏的能力， 这种 能力就叫做强度。 观看演示并 思考问题 帮助学生从微观 的层面初步理解 结构内力以及结 构强度的概念 2、应力的概念 结合学生生活经历提出问题：强度和横截面大小 的关系 【学生试验 1】 准备三根材料、长度相同、粗细不同的泡沫直杆， 请学生上台尝试在直杆两端施加拉力， 观察被破 坏的情况。 提出问题：三根直杆在相同拉力的作用下，被破 坏的程度一样吗？ 造成这种现象的原因是什 么？ 总结：在外力和材料不变的情况下，构件被破 坏的程度还与它的横截面积有关。 我们把构件单位横截面积所受的内力称为构件 的应力。关系式为： σ=N/A 这个公式跟物理学上的压强的概念有点类似， 但 压强指的是单位横截面积上受到的外力大小， 而 应力指的是单位横截面积上受到的内力大小。而 内力是破坏结构的根本原因。 应力的单位一般用 MPa 表示，因为它往往计算 出来的数值比较大。 在相同外力的作用下， 横截面积越小， 应力就越 大，构件就越危险。 同截面垂直的应力， 我们称其为正应力， 如柱体 受压时，横截面上的应力就是正应力；同截面相 切的应力称为剪应力， 如物体被剪切时， 横截面 上就有剪应力；而梁弯曲变形时，横截面上除了 具有正应力外， 还有剪应力。我们通过大量的试 验发现，不同材料的性能是不一样的。 结合生活经 历，思考问 题 学生上台试 验 “强度与应力 ”是 本章的重点和难 点，概念要理解。 从根本原因上说 明应力与压强概 念的区别以及学 习应力的原因