資源簡介

(共40張PPT)
江蘇省揚州高級中學 楊春貴
恐龍骨骼
悉尼歌劇院
羅浮宮
一.無處不在的結構
結構（structure)：是指事物的各個組成部分之間的有序搭配和排列。
世界上任何事物都存在結構,結構多種多樣且決定著事物存在的性質。
蒼耳子與尼龍搭扣
鳥與飛機
鷹眼與導彈跟蹤系統
大自然是最完美的設計師
在社會領域,也普遍存在著結構現象。一篇文章的內容結構影響文章的表達與質量,一家企業的人員結構關乎企業的運行與效率。
二.結構與力
從力學角度來說, 結構是指可承受一定力的架構形態, 它可以抵抗能引起形狀和大小改變的力。
當一個結構受到外力作用時,內部各質點之間的相互作用會發生改變, 產生一種抵抗的力 , 稱為內力。
馬上行動
指出下例結構可以抵抗來自外界那些方面的作用力。
建筑物的窗戶
餐桌
一個火腿腸，如何在中間截為兩段？
用工具：（1）刀切開
（2）剪刀剪開
空手： （3）掰彎
（4）扭斷
（5）拉斷
物體的受力形式
提問:梁只是由混凝土材料構成的嗎
一般的物體都受到多種力的同時作用
〖探究活動〗
要在教室的墻壁上懸掛一盆吊蘭，請同學們設計一個懸掛吊蘭的支架。
觀察右圖,說明石磨的推桿為什么要用繩子吊起來。
思考與討論：
答案： 1、抵消推桿自身的重力
2、保持人在推磨過程時推桿始終在平行于地面的平面上運動；
〖探究活動〗
比較不同形狀的紙板承受壓力的大小
1、哪種情況下紙板的抗壓能力最強？
2、還有更好的方案嗎？
三.結構的類型
根據物體的結構形態，通常將結構分為實體結構，框架結構和殼體結構三種基本類型，此外根據需要還有其它的分類方法。
實體結構
通常是指結構體本身是實心的結構。它的受力特點是，外力分布在整個體積中。
框架結構
通常是指結構體由細長的構件組成的結構，其特點是，支撐空間而不充滿空間.
殼體結構
通常是指層狀的結構。它的受力特點是，外力作用在結構體的表面上。
大多數現代建筑的結構是由若干種基本結構類型組合而成的，往往整體是框架結構，地基、柱等是實體結構，有的建筑的屋頂則是殼體結構。
自行車也是由若干結構組合而成的。其中承重部分是框架結構，擋泥板是殼體結構，腳踏與鏈輪之間是傳動結構（屬于機械結構）等。
　　同學們可自主選擇以下任一項，也可自主設置活動。以小組合作的方式，對我們身邊的建筑物或生活用品的結構特征進行調查
活動1：調查3座以上不同形狀的橋梁。
活動2：調查3種以上不同形狀的房屋。
活動3：調查3種以上不同樣式的椅子。
　　上述調查活動可從以下幾個方面展開：了解制造時間、用途、所用材料等；觀察它們的形狀（最好繪制草圖或用相片紀錄）、主要組成部分、各部分的連接方式等；注意歸納不同橋梁、房屋和椅子各自的共同點。
〖課后探究活動〗常見結構的認識
江蘇省揚州高級中學 楊春貴
[教學課題] 常見結構的認識
[教學目的] 了解結構的含義，從力學的角度理解結構的概念和一般分類，能結合1-2種簡單的結構案例，分析結構是如何承受力的，理解結構的類型。
[教學重點] 結構與力，結構的類型
[教學難點] 結合案例分析
[教學過程]
一、無處不在的結構
[引入新課] 放映蜂窩、蜘蛛網、大樹、恐龍與人的身體及器官等結構圖。
引導學生觀察結構圖。
引導學生分析蜂窩的結構。這種結構的優點在哪里？
[歸納結構概念] ：結構是指事物的各個組成部分之間的有序搭配和排列。
（一）自然界事物結構
[閱讀案例] 蒼耳子與尼龍搭扣
[學生思考] 魯班發明鋸子
從傳說中可以看出，魯班所以會想到制造鋸子來鋸大樹，主要是因為他從絲茅草劃破他的手指這件事中得到了啟發。既然象絲茅草這樣較薄脆弱的小草，由于兩邊有許多小細齒，就那樣鋒利，能輕易地把人的手指劃開一條口子，那末，如果將鐵片的邊上也刻成許多小細齒，自然會更加鋒利，可以用來更快地伐倒大樹了。很顯然，從思維的推論過程來說，魯班就是根據絲茅草與鐵片的共同點的類比，再由絲茅草因有小細齒而更加鋒利的事實推出結論：如果鐵片邊上刻上細齒，也將會更加鋒利。很據這樣的推理，魯班發明了鋸子。
從魯班發明鋸子的傳說來看，魯班在發明鋸子的過程中，主要是運用了類比推理這種推理形式。
[閱讀案例] 鳥與飛機;
人類飛翔的夢想源于展翅高飛的鳥，鳥因為有它自由流暢的體形和翅膀結構，飛機原型源于飛鳥形體結構的仿生。
[閱讀案例] 鷹眼與導彈跟蹤系統。
鷹可以在幾千米的高空準確無誤地辨別地面上的動物,這是因為它的眼部結構比較特殊。人類每只眼睛的視網膜上都有一個凹槽,叫做中央凹。而老鷹眼中的中央凹卻有兩個, 這兩個中央凹的作用不同, 其中一個專門用于接收來自鷹頭側面物體的像, 另一個用于接收來自鷹頭前方物體的像。這樣,老鷹的視覺范圍就寬多了,能兼顧前方和側面。根據鷹眼的結構,人們正在研制“ 鷹眼”導彈系統。這種導彈系統能自動尋找、識別目標并跟蹤攻擊。
[學生思考] 生產生活中還有哪些產品的結構是受到自然界事物結構的啟發而產生的？
大自然是最完美的設計師
[啟發學生回答] 通過對自然界中形形色色的結構的分析和研究, 給了人們無限的創造靈感和啟示。人們將其成果應用到技術領域, 更好地服務于人類。
（二）技術領域中的結構
魁北克大橋的坍塌。
[學生思考] 大橋坍塌的原因是什么？
擅自改變橋的結構。1907年，加拿大魁北克附近的圣勞倫斯河上落成了全球最長的拱橋。該橋采用了比較新穎的懸臂構造，這樣的結構非常流行。盡管只比蘇格蘭愛丁堡福斯河上非常成功的懸臂大橋稍長一點，但魁北克大橋存在設計問題，還未完工就坍塌了。
目前，鋼索斜拉橋的技術應用已經達到了極限，遠遠超乎了設計者們最初的想象。斜拉構造的普遍成功讓這種橋型幾乎無處不在。于是，橋面長度的日益增長已經步入了曾導致事故的做法后塵。鋼索斜拉橋重大事故是否會很快出現，還是會出現在歷史提示的2030年，這并不取決于計算機分析，而是取決于橋梁工程師是否了解過去的歷史，并下定決心避免事故的重演。
（三）社會領域中的結構
一篇文章的內容結構影響文章的表達與質量, 一家企業的人員結構關乎企業的運行與效率。
[學生思考] 請分別列舉自然界、技術領域、社會領域給你印象較深的有關結構的事例？
〖探究活動一〗
用三張相同的紙,分別制作出高和側面積相等的三棱體、四棱體和圓柱體。測試哪個物體的結構放進筆的數量最多？
二、結構與力
從力學角度來說, 結構是指可承受一定力的架構形態, 它可以抵抗能引起形狀和大小改變的力。
[分析] 椅子的受力情況
[學生思考] 去年南方雪災輸電線遭受巨大損失的原因是什么？
[馬上行動] 指出下例結構可以抵抗來自外界那些方面的作用力。
[學生思考] 一個火腿腸，如何在中間截為兩段？
[講解] 構件的基本受力形式：拉力、壓力、剪切力、扭轉力和彎曲力。
[學生概括] 五種基本受力形式：
拉 力 物體所承受的拉拽力
壓 力 擠壓物體的力
剪切力 兩個距離很近 ,大小相等,方向相反,且作用于同一物體上的平行力
扭轉力 反方向向物體兩端均勻施力 ,使物體發生扭轉形變的力
彎曲力 作用于物體 ,使它產生彎曲的力
[分析案例] 學習橫梁、簡易橋梁的受力,分析結構是如何承受力的。
[展示] 一些采用架、梁、拱結構的建筑物的圖片。
〖探究活動二〗
要在教室的墻壁上懸掛一盆吊蘭，請同學們設計一個懸掛吊蘭的支架。
【思考與討論】觀察右圖,說明石磨的推桿為什么要用繩子吊起來。
〖探究活動三〗比較不同形狀的紙板承受壓力的大小。　
回答問題：
1．哪種情況下紙板的抗壓能力最強
2．舉例說明這一結論在實際應用中有什么意義。
3．如果把紙板折成瓦楞狀,試驗結果會發生什么變化
三、結構的類型：
1實體結構：實心結構
受力特點：外力分布在整個體積中
實體結構可以連續傳遞載荷，適于承受壓力。
案例分析 實心墻等
2框架結構：細長的構件
受力特點：支撐空間而不充滿空間
框架結構是由桿件或板件連接而成的，構件可以是空心，也可以是實心；可以是平面框架，也可以是空間框架。由于這種結構用料少，可以承受多種載荷，因此用得很廣泛。
3殼體結構：層狀結構
受力特點：外力作用在結構體的表面上
殼體結構是用薄壁殼狀構件來替代空間框架而形成的一種空間結構。由于它可以將作用在其上的集中橫向載荷分散為沿殼體的壓力。因此在場館建設中用得很多。
[案例分析] 頭盔，汽車外殼等
[學生討論] 進入工地時總是被要求戴上安全帽，為什么？
總結：大多數現代建筑的結構是由若干種基本結構類型組合而成的，往往整體是框架結構，地基、柱等是實體結構，有的建筑的屋頂則是殼體結構。
埃菲爾鐵塔，它的塔腿由石砌墩座組成，塔身由鋼鐵部件的框架組成。
自行車也是由若干結構組合而成的。其中承重部分是框架結構，擋泥板是殼體結構，腳踏與鏈輪之間是傳動結構（屬于機械結構）等。
〖課后探究活動〗
同學們可自主選擇以下任一項，也可自主設置活動。以小組合作的方式，對我們身邊的建筑物或生活用品的結構特征進行調查
活動1：調查3座以上不同形狀的橋梁。
活動2：調查3種以上不同形狀的房屋。
活動3：調查3種以上不同樣式的椅子。
上述調查活動可從以下幾個方面展開：了解制造時間、用途、所用材料等；觀察它們的形狀（最好繪制草圖或用相片紀錄）、主要組成部分、各部分的連接方式等；注意歸納不同橋梁、房屋和椅子各自的共同點。
自我反思：
這節課主要是讓同學們對一些簡單結構有一個比較清楚的認識，所以這節課采取了比較直觀的方式，舉了許多現實中的實例，歷舉了大量的圖片，學生反應熱烈。通過一些實驗讓學生積極的參與到課堂教學當中來，整個課堂的氣氛都被調動起來了。這節課節奏掌握的比較好，條理清楚，講解流暢，學生的反應也不錯。由于時間關系，有些地方可能討論的不到位。
建筑物的窗戶
餐桌

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