1.2 结构的功能（教案）-高中通用技术必修技术与设计2人教版

nullnullnull 课题 1.2 结构的功能 课时 2课时 教材版本 人教版通用技术必修技术与设计2 教学目标 技术意识： 1.通过感知各种生活中的现象以及进行技术试验，形成对结构稳定性和强度的基本概念，学会从结构稳定性和强度的角度分析世界上的事物，了解探究结构稳定性和强度对人类技术发展的重要性。 创新设计： 1.探究结构的过程中，设置有不同影响因素的试验，学生能够能设计试验步骤，完成试验探究。 工程思维： 1.引导学生通过探究日常生活常见物品的稳固性，了解一般结构的稳定性和强度，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。 物化能力： 1.能够制作纸牌承重结构，并对制作的纸牌模型进行承重测试，并根据试验结果对模型进行优化和改进。 教学重难点 重点：理解结构的稳定性和强度的含义。 难点：通过技术试验分析影响结构强度和稳定性的因素，并写出试验报告。 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，但对影响结构的稳定性和强度的具体因素还不是很清楚，本节通过一些技术试验深入浅出地让学生自主探究，分析影响结构的强度和稳定性的因素。 课前准备 教学硬件环境：多媒体教室 教学资源：PPT课件、视频素材 教学环节 教学过程 一、 课堂导入 创设情境 教师活动： 进行一项小游戏：斜立易拉罐 在开始游戏前，先播放视频演示游戏步骤，之后请学生尝试斜立空易拉罐和装了水的易拉罐，并思考问题：为什么加入适量水后易拉罐能够稳稳地站立呢？ 由此引出：这里涉及的平衡、稳定的问题，就是我们本节课将要探讨的内容 学生活动： 观看视频演示。 进行游戏并思考问题。 设计意图： 通过斜立易拉罐的小游戏，激发学生探究结构稳定性的兴趣，启发学生对结构稳定性的认识。 二、 基于案例 新知讲解 （一）结构与稳定性 1.结构的稳定性 教师活动： 讲授：结构稳定性的含义。 提问：你能想到哪些稳定性好、不易倾倒的日常物品呢？ 预设：人字梯、三脚架、落地风扇。 观察：这些物品在力学结构方面有什么特点呢？ 人字梯——三角形结构 三脚架——支撑面大 落地风扇——底座大 猜一猜：影响结构稳定性的主要因素有哪些？ 预设：结构的形状、支撑面的大小、重心的高低。 师：这些都有功能是影响结构稳定性的因素，根据大家的猜想，下面我们就从这三个方面来研究影响结构稳定性的因素。 学生活动： 认真听讲。 观看案例，获得对结构稳定性的感知。 思考问题并回答。 设计意图： 通过列举日常生活中的实例，帮助学生理解结构稳定性的含义。 2.影响结构稳定性的主要因素 教师活动： 探究一：重心的高低 请学生观看视频，猜一猜：哪个木块最先倒下？ 由此得出结论：重心越低，稳定性越好。 提问：你能想到哪些通过降低重心提高稳定性的实例？ 预设：不倒翁、扎马步、装货使上轻下重等。 探究二：支撑面的面积大小 呈现落地风扇、椅子的图片，提出疑问：落地风扇和椅子都是稳定的结构，那么，接触面积小的椅子为什么也有很好的稳定性？ 说明：影响结构稳定性的是物体的支撑面，支撑面不等于接触面。 支撑面：支撑点的连线与地面构成的面 观看试验演示，猜一猜：哪个三脚架最先倒下？ 得出结论：支撑面越大，稳定性越好。 提问：你能想到哪些通过增大支撑面提高稳定性的实例？ 预设：遮阳帐篷、高压线架、移动护栏等。 ▲重心垂线与支撑面的关系 呈现人站立和人前倾的图片，提问：哪种情况重心更低？哪种情况更稳定？ 预设：人前倾重心更低，但不稳定。 思考：为什么重心变低了，反而不稳定了？ 请学生观看视频演示，了解重心垂线与支撑面的关系。 得出结论：结构重心垂线的投影，落在支撑面内才稳定。 探究三：结构的形状 思考：A字形梯为什么载人时能保持稳定？ 预设：利用了三角形几何结构的稳定性 【三角形结构在受到荷载的作用后，其几何形状可以保持不变 （称为几何不变体系），而四边形结构在荷载的作用下很容易产生形 状的改变（称为几何可变体系）】 得出结论：结构的形状对其稳定性有影响 提问：你能想到哪些利用三角形结构提高稳定性的实例？ 预设：建筑上常用的桁架、空调支架、折叠镜子等。 立即行动：小曙发现在天台种的柠檬盆栽在台风天经常被刮倒，从结构的稳定性分析，她可以采用什么合理的方法来避免这种情况发生？ 预设：1.用三根木棍将柠檬树架起来；2.改用更大的花盆；3.改用更重的花盆。 提问：可以将柠檬树的叶子和果实摘掉吗？ 预设：不行，要符合实际情况和常识 师：前面我们一直在强调结构的稳定性，那么，所有的结构都应该保持稳定吗？生活中有没有一些不稳定结构的应用呢？ 预设：伸缩门、升降机、伸缩晾衣架等。 学生活动： 观看技术试验的视频演示并观察细节。 观看图片或视频等素材。 思考并回答问题。 跟随教师的思路认真听讲。 设计意图：通过技术试验的视频演示，探究影响结构稳定性的主要因素，同时利用更多的生活中的实例来加深学生对各因素影响结构稳定性的认识。 （二）结构的强度 1、结构的强度 教师活动： 请学生进行热身小游戏：承重小试验 材料准备：一根吸管、一根木筷、一个可悬挂的重物（如：用袋子装好的矿泉水） 请学生将重物分别悬挂在吸管、木筷上，观察承重情况，说一说自己的发现。 预设：筷子可以承受住较重的物体，而吸管则容易被压塌。 师：为什么会这样？可以怎样描述这种性质？引出结构的强度。 讲授：结构强度的含义。 请学生列举生活中一些强度不好的例子。 预设：断裂的椅子、别捏扁的易拉罐等。 说明：结构强度的特征显示为在抵抗外力时是否容易断裂、是否容易变形。 学生活动： 准备好所需材料，按照步骤进行热身游戏。 观察现象并描述自己的发现。 认真听讲并做好笔记。 列举强度不好的例子。 设计意图： 通过小游戏来引入结构的强度的学习，让学生意识到结构承受外力对于结构强度非常重要。 2.影响结构强度的主要因素 教师活动： 猜一猜：影响结构强度的主要因素有哪些？ 预设：结构的形状？结构的材料？结构的粗细？等等 接着通过具体的技术试验来了解影响结构强度的因素。 技术试验一：强度与结构的形状 播放视频演示试验，并请学生观察：横截面为不同形状的构件，在受到外力时的形变情况。 预设：圆形悬臂梁>方形悬臂梁>三角形悬臂梁 结论：结构的形状会影响结构的强度 提问：你能想到一些通过改变构件材料的形状以增加其强度的案例吗？ 预设：瓦楞纸、矿泉水瓶上的褶皱、集装箱的V字形状等 思考：如果形状相同，但使用的制作材料不同，结构的强度还一样吗？引出技术试验二。 技术试验二：强度与使用的材料 把相同大小的纸板、泡沫板、木板、铝板进行折弯试验，并说说你的发现。 学生会发现：纸板容易折弯，而铝板最难折弯。 结论：不同材料构成的结构，其强度各不相同。 例如：钢筋混凝土梁 师：混凝土具有较好的抗压性，但抗拉性比较差，因此在制作混凝土梁的时候，通常在混凝土中加入钢筋，借助钢材优秀的抗拉性提升整个梁的强度。 接下来我们继续了解影响结构强度的因素。 思考：以下不同连接方式的木块，哪个更容易掰断？ 预设：胶连接的木块更容易掰断。 师：这说明结构的连接方式也会影响结构的强度。 讲授：结构的连接方式及分类。 师：按构件之间能否移动及转动来分类，可分为铰连接和刚连接。 铰连接是连接处不可相对移动但可相对转动；而刚连接是不可相对移动也不可相对转动。 立即行动：以下连接方式哪些属于刚连接哪些属于铰连接呢？ 总结铰连接和刚连接的具体连接形式。 铰连接具体形式:松螺栓连接、铰链连接等。例如：门与门柱的连接方式、伞骨的连接方式等。 刚连接具体形式:榫接、胶接、焊接、紧固螺栓连接等。例如：榫卯结构、床支架的连接方式等。 讨论与交流：观察教室里不同物体的连接，并讨论交流它们是什么连接方式。 学生活动： 观看技术试验的视频演示。 动手进行技术试验。 跟随教师的思路认真听讲。 思考并回答问题。 分析具体案例。 设计意图： 通过不同的技术试验来探究结构强度的影响因素，加深学生对结构强度影响因素的认识，并培养学生的技术意识，提高物化能力。 （三）结构与功能 教师活动： 请学生观看多功能梯子的介绍视频，结合以下问题对多功能梯子展开分析： 1.多功能人字梯具有哪些功能，其对应的结构是怎样的？ 2.多功能人字梯模型属于之前学过的哪种结构？ 3.多功能人字梯模型构件之间使用了哪些连接方式？ 引出：结构与功能的关系 学生活动： 观看视频。 结合问题支架展开案例分析。 设计意图： 通过多功能梯子的案例分析，让学生直观感受结构与功能的关系，认识到物体的结构会影响其功能。 三、 任务驱动 探究交流 任务一：自制欹器 教师活动： 请同学们制作一个简易版的欹器。 材料准备：矿泉水瓶、木筷、水桶、适量水 学生活动：制作简易欹器。 设计意图：通过制作简易欹器的实践活动，加深学生对于重心位置影响结构稳定性的认识，同时培养学生应用知识的能力和锻炼物化能力。 任务二：制作纸牌承重结构 教师活动： 请同学们用10张扑克牌制作一个不低于25mm的结构，承重保持10s以上。 学生活动： 以小组为单位进行纸牌承重结构的设计与制作，并进行承重测试。 设计意图： 通过具体的实践活动，加深学生对结构稳定性和强度的认识，并在制作过程中利用所学知识解决问题。 教师和学生对于任务驱动的结果进行讨论评价。 设计意图： 在对作品评价交流的过程中，了解各小组的作品完成情况，并为他们提供作品优化的建议，同时在交流分享中理解本节所学的知识、检验学习成果。 四、 课堂小结 设计意图：以思维导图的形式总结本节课的内容，能帮助学生理顺本节课的知识点。 五、 练习提升 1.小王同学设计并制作了一款天鹅汤勺，并提出了以下改进措施，其中不能提高其摆放时稳定性的是( ) A.适当增加汤勺的支撑面 B.适当增加天鹅“身子”(勺头)的重量 C.使用高强度的材料制作天鹅汤勺 D.适当减少天鹅“脖子”(勺柄)的长度 答案：C 2.观察背包式可折叠婴儿手推车，为了增加该产品结构的强度，下列措施不正确的是( ) A.硬纸板的材质 B.硬纸板的厚度 C.硬纸板与硬纸板之间的连接方式 D.纸板座椅的高度 答案：D 3.下列抽屉侧板的连接方式中，最不牢固的是( ) 答案：A 板书设计 结构的功能 一、结构与稳定性 影响因素：重心位置 支撑面的大小 结构的形状 二、结构与强度 影响因素：结构的形状 结构的材料 结构的连接方式：铰连接、刚连接 三、结构与功能 物体的结构影响其功能 教学反思 本节课通过一系列的技术试验，使学生深入了解结构的稳定性和强度以及相应的影响因素，学生在本节课的学习中具有较大的兴趣，在本节课中能够基本完成学习目标但仍存在以下欠缺。 1.技术试验较多，且知识点零散，教师可在后续教学中进行整合，加强各要素的关联性。 2.技术试验脱离现实情境，学生容易失去学习兴趣，教师要将技术试验的意义与生活中的实际案例相结合，让学生能够理解学习本课的重要作用。 3.学生直接参与的技术试验较少，教师可以适当地将一些技术试验交给学生，提高学生的参与度。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$nullnullnull