資源簡介

地質版高中技術與設計2(必修)教材
第一章第三節教學設計
《結構的強度》
【課題】 結構的強度
一、教材分析：
本節教材包含三個內容：“怎樣理解‘結實’”、“應力與強度”、“影響結構強度的因素”，通過三個技術試驗，讓學生理解結構的強度，分析影響它們的因素。
應力計算屬于定量計算的內容，教師要注意引導學生在定性分析的基礎上，進一步認識技術與設計中數據要求的重要性，不僅要讓學生認識物體的結構特點，還要讓學生注重其技術數據。
結構的強度是第一章的教學重點，也是難點。通過本節的學習，應在對結構的功能及本質理解的基礎上，通過技術試驗，理解結構的強度，分析影響因素。影響結構強度的因素也是本節的教學重點。正確認識這些因素，對于學生正確地選擇結構和材料，增加結構的強度是很重要的。在研究結構的強度時，要從結構的形狀、材料及連接方式三方面分析。
二、課標分析：
本節內容來源于技術與設計2第一章結構與設計，課標要求學生理解結構強度的基本概念，能通過技術試驗分析影響結構強度的因素，并寫出試驗報告，由于技術與設計2的教學要面向生活和生產的實際，因此在教學中要引導學生關注技術試驗，理解技術設計中所蘊含的文化內涵，注重歸納技術設計的思想和方法，并將它們遷移到日常中靈活運用，要使學生善于總結具有典型性的技術問題的解決策略。
三、學情分析：
通過對前兩節內容的學習，學生對結構的概念、結構的受力及一般分類有了初步的認識，另外，學生在生活中對“結構是否結實”有一些感性認識，但沒有上升到理論高度，因此，本節課利用一系列試驗，讓學生自主探究影響結構強度的因素，進而進一步理解結構的強度。
教學目標：
知識與技能：
1、理解應力和強度的概念，知道強度與應力之間的關系。
2、能通過簡單的技術試驗，掌握影響結構強度的主要因素。
3、能夠運用影響結構強度的因素，分析結構的強度。
過程與方法：
1、小組協作完成三個研究影響結構強度的因素的試驗，討論交流得出結論。
2、小組協作完成紙繩拉伸試驗，并整理記錄，完成試驗報告。
情感、態度和價值觀：
通過技術試驗，初步形成對技術問題的敏感性和探究欲望，增強小組合作意識及主動參與意識。
五、教學重點：
影響結構強度的主要因素。
六、教學難點：
理解應力和強度的概念，知道強度與應力之間的關系。
七、教學準備：
1、試驗器材：
分組試驗1：答題卡紙1張，支撐木塊2個，直尺1把，砝碼若干；
分組試驗2：彈簧秤1個，不同橫截面積的竹桿兩根，與粗竹桿橫截面積大小一樣的鐵桿一根；
分組試驗3：帶筆帽的簽字筆；
簡易拉伸試驗：餐巾紙若干、彈簧秤1個。
2、課件、教具：竹桿若干、紙條若干、彈簧秤1個。
八、教學策略：
1、活動過程中， 5～6人為一組，采用合作式學習的教學方式，培養學生合作精神。
2、讓學生進行“技術試驗”，通過嘗試——發現，探索——研究的過程，完成試驗項目，得出試驗結論。通過動手實踐，讓學生親身體會，體驗成就感！
九、教學過程：
教學
環節
教 師 活 動
學生活動
設計意圖
創設情景
引入課題
（1分鐘）
展示圖片：一只大象坐在一個小凳子上，小凳子就說：“快起來，我受不了了！”大家想一下，大象坐在凳子上，可能會出現什么樣的結果？再看另一張，一個人拿著鉗子破防盜網而入，高興地說了一句：“哈哈，太容易了！”我們分析一下，凳子被大象一坐就坐壞了，防盜網被這個人拿著鉗子一剪就剪斷了，說明它們太怎么樣了？
在技術中，我們如何來評價這個凳子、防盜網呢？
學生看，并思考。
學生回答。
創設情境，激發學生思考，引出學生對于“結實不結實”的感性認識，并引入課題——結構的強度。
小組合作動手實踐

一、分組試驗：驗證結構抵抗變形的能力
（16分鐘）
以竹桿為例，說明結構都具有抵抗變形的能力。
展示三個分組試驗,驗證結構抵抗變形的能力跟哪些因素有關：
分組試驗1：兩種不同形狀的卡紙承重試驗
分組試驗2：彎曲變形試驗
分組試驗3：簽字筆的構件連接處的抗拉試驗
教師提問、點評、總結結構抵抗變形的能力跟哪些因素有關。
結論：
同一材料，不同形狀的結構，抵抗變形的能力不同。
相同材料，不同截面積；不同材料，相同截面積，抵抗變形的能力不同。
構件之間的連接方式不同，抵抗變形的能力不同。
技術試驗后的思考：
1、對于結構的變形，只給以“結實”或“不結實”來評說確切嗎？
2、如何定量的描述結構抵抗變形的能力？
學生先閱讀學案，再以小組為單位進行試驗，并記錄試驗現象，總結試驗結論。
學生思考、回答。
1、小組協作完成三個分組試驗，讓學生親歷技術試驗，由現象到結論，提升自主解決問題的能力。
2、由試驗得出,當一個結構受到外力作用時，結構的形狀、使用的材料、構件的連接方式都會對結構的變形情況產生影響，因此，讓學生明白對于結構的變形，只給以“結實”或“不結實”來評說并不確切，對于結構的受力、變形及影響因素應該有更科學、準確的表述。
3、引出：應力與強度。
二、應力與強度
（5分鐘）
知識點講解：
1、什么是內力？
讓學生自學教材23頁有關內力的知識，提出問題：內力到底是由誰產生的？
以彈簧為例解釋內力是怎樣產生的？
總結內力的知識：
外力使構件發生變形的同時，構件內部分子之間隨之產生一種抵抗變形的抵抗力，稱為內力。
內力，是用來抵抗外力與變形，并力圖使變形部分復原的力。
內力反應了材料抵抗破壞的能力。
2、結構的強度
結構具有的抵抗外力破壞的能力成為結構的強度。
如何來衡量強度的大小呢？在技術中，用應力來衡量：
構件單位截面面積所受的內力成為構件的應力。
公式：應力δ=內力N/橫截面積S
計量單位N/mm2或N/cm2
3、理解應力與強度的關系
以一根竹桿和幾根竹桿為例說明應力與強度的關系：
一根竹桿用很小的力就可以將它彎折，幾根竹桿用很大的力也沒有將它壓彎，說明它們的抗彎強度不一樣。結合公式來看，在同樣內力的情況下，一根竹桿橫截面積越小，應力越大，抵抗變形的能力越弱，抗彎強度越小；反之，幾根竹桿，橫截面積越大，應力越小，抵抗變形的能力越強，抗彎強度越大。
這就是應力與強度關系。因此，結構抵抗變形的能力用強度來表述，并用應力來衡量強度，既科學又準確。
學生自學、思考，并回答問題。
學生認真觀看課件，并聽老師分析、總結。
1、在自學的基礎上了解內力產生的實質，并借助生活中經常見的彈簧，進一步分析，這樣與學生已有的生活經驗相融合，學生較容易理解。
2、理解應力和強度的概念，并知道應力和強度之間的關系是本節課的教學難點，為此，在學生已經熟悉應力的公式基礎上，借助一根竹桿和幾根竹桿抗彎強度不同，進一步分析，加深了學生對知識點的理解。
3、培養學生分析問題的能力，知識遷移的能力。
三、影像結構強度的因素
（6分鐘）
回顧一開始的三個分組試驗，總結影響結構強度的主要因素。
溫馨提示：
分組試驗驗證了結構抵抗變形的能力跟哪些因素有關？而結構抵抗變形的能力我們稱之為結構的強度？那你能說出影響結構強度的主要因素是哪些了嗎？
總結：
影響結構強度的幾個主要因素：結構的形狀、使用的材料、構件之間的連接方式。
知識拓展：
強度與形狀
結構的形狀對強度的影響有兩點：一是結構的外部形狀，二是結構的構件截面形狀。
展示圖片：常見構件的截面形狀。
說明：
不同橫截面形狀的構件所能承受的力的程度不一樣。
結構的外形相同，構件的截面不同，其強度不一樣。
相同材料，相同截面積，不同截面形狀的構件強度不一樣。
強度與材料
以生活中常見的紙杯鋼杯為例，體會材料與強度的關系。
強度與連接方式構件
讓學生自學課本26-27頁閱讀材料——連接方式多種多樣，思考問題：表1-3和表1-4分別是從什么角度對連接方式進行分類的？
圖片展示，常見連接方式：釘接、榫接、螺栓連接、膠粘、繩系、焊接。
動畫展示鉸連接:
鉸連接：被連接的構件在連接處不能相對移動，但可相對轉動。
鉸連接實例展示:車輪、軸承、直流電扇、合頁等。
剛連接：被連接的構件在連接處既不能相對移動，也不能相對轉動。如榫接、鉚接、焊接等。
學生回顧三個分組試驗，進而回答影響結構強度的主要因素。
學生認真觀看課件。
學生自學、回答問題。
學生結合課件動畫理解鉸連接和剛連接。
1、讓學生回顧開始的三個分組試驗，并在理解強度概念的基礎上，自主總結出影響結構強度的主要因素，提高學生的知識遷移能力。
2、拓寬學生的知識面，讓學生從多個方面體會形狀、材料、連接方式等對結構強度的影響。
3、學生帶著問題自學閱讀材料，體會連接方式分類的多樣性；并在教師展示一系列圖片和動畫的基礎上，真正理解連接方式的多樣性。
小組合作動手實踐

四、簡易拉伸試驗
（13分鐘）
溫馨提示：
提示學生自學課本21頁——簡易拉伸試驗內容，重點關注試驗步驟。
提出要求：
紙條的寬度統一為1.5厘米。
注重小組合作。
記錄試驗數據，總結試驗結論。
思考試驗中注意的問題有哪些？
學生動手實踐，教師巡回指導：
指導學生匯報實驗數據、結論及注意問題：
總結：
結論：同一材料的紙繩，橫截面積越大，抗拉強度越大。
注意問題：
一開始紙繩的寬度不宜太寬，否則無法用測力計測出數據。
彈簧秤測力計使用前記得歸零，拉伸時要平穩、緩慢。
紙繩的寬度要保持一致，也就是控制好變量。
4、……
學生自學試驗內容，以小組為單位完成試驗項目，記錄實驗數據，討論交流注意的問題，得出試驗結論。
1、體驗技術試驗，培養學生嚴謹細致的科學精神及合作精神。
2、體驗解決技術問題的艱辛和感受獲得成功的愉悅，培養實事求是、精益求精的態度，讓學生在“做中學”，培養學生的動手實踐能力。
3、學生能通過嘗試——發現，探索——研究的過程結合試驗數據，整理記錄，總結試驗結論，完成試驗報告。
課堂小練習
（3分鐘）
練習：
1、在自行車各部之間的連接中，三角架屬于____連接；剎車連桿之間屬于____連接；輻條與鋼圈之間屬于____連接。
2、為什么礦泉水瓶表面有若干凸起的橫向紋路，它的作用是什么？
學生回答。
鞏固本節課所學知識。
總結
（1分鐘）
總結：
結構的強度
應力
影響結構強度的三因素：
結構的形狀、結構的材料、連接方式
學生交流、回答。
回顧、總結本節課所學知識。
課件28張PPT。結 構 的 強 度地質出版社 必修2 第一章第三節 在技術中，我們如何來評價這個凳子、這個防盜網呢?一、分組試驗：
驗證結構抵抗變形的能力一、分組試驗，驗證結構抵抗變形的能力兩種不同形狀的卡紙承重試驗彎曲變形試驗簽字筆構件抗拉試驗結論：同一材料，不同形狀的結構，抵抗變形的能力不同。結論：相同材料，不同截面積；不同材料，相同截面積，
抵抗變形的能力不同。 結論：構件之間的連接方式不同，抵抗變形的能力不同。對于結構的變形，只給以“結實”或“不結實”來評說確切嗎？ 如何定量的描述結構抵抗變形的能力？技術試驗后的思考一、分組試驗，驗證結構抵抗變形的能力二、應力與強度二、應力與強度 內力：外力使構件發生變形的同時，構件內部分子之間隨之產生一種抵抗變形的抵抗力，稱為內力。1、什么是內力 內力，是用來抵抗外力與變形，并力圖使變形部分復原的力 。內力反應了材料抵抗外力破壞的能力。二、應力與強度2、結構的強度結構的強度是指結構具有的抵抗破壞的能力。
應力：構件單位截面面積所受的內力稱為
構件的應力。應力δ＝內力N /橫截面積S計量單位為N/mm2或N/cm2 通常，物體結構抵抗變形的能力，都以強度來表述；而用應力來衡量強度，既科學又確切。三、影響結構強度的因素三、影響結構強度的因素影響結構強度的幾個主要因素1、強度與形狀結構的形狀略有改變，結構的強度就會改變。注意：結構的形狀對強度的影響有兩點，一是結構的外部形狀，二是結構的構件截面形狀。三、影響結構強度的因素A.不同橫截面形狀的構件所能承受力的程度是不一樣的。C.相同材料，相同截面積，不同截面形狀的
構件強度不同。B.結構的外形相同，構件的截面不同，其強度不一樣。三、影響結構強度的因素2、強度與材料結構的強度與材料有關VS紙杯鋼杯三、影響結構強度的因素3、強度與連接方式榫接釘接三、影響結構強度的因素3、強度與連接方式螺栓連接膠粘三、影響結構強度的因素繩系焊接3、強度與連接方式三、影響結構強度的因素鉚釘鉚
接3、強度與連接方式三、影響結構強度的因素 鉸連接：被連接的構件在連接處不能相對移動，但可相對轉動。三、影響結構強度的因素3、強度與連接方式 鉸連接實例三、影響結構強度的因素三、影響結構強度的因素 剛連接：被連接的構件在連接處既不能相對移動，也不能相對轉動。如榫接、鉚接、焊接等。三、影響結構強度的因素四、簡易拉伸試驗四、簡易拉伸試驗通過試驗得出的結論是什么？試驗中注意的問題有哪些？1、在自行車各部件之間的連接中,三角架屬于___連接；剎車連桿之間屬于____連接；輻條與鋼圈之間屬于____連接。課堂小練習2、為什么礦泉水瓶表面上有若干凸起的橫向紋路，它的作用是什么? 一是增加瓶子的強度，受力不容易變形；
二是增大瓶子與手之間的摩擦力。
三是既有利于承受較大的負載，造型又美觀大方。課 堂 總 結影響結構強度的三因素：應力結構的強度結構的形狀、結構的材料、連接方式

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