資源簡介

2-1.1 常見結構的認識
一、教學內容分析
本節是蘇教版《技術與設計2》第一單元“結構與設計”的第一節“常見結構的認識”內容。具體包括3部分內容:1.無處不在的結構2,結構與力3.結構的類型。通過展示形形色色的結構圖片以及對這些結構分析和研究,使學生知道結構的廣義——結構是指事物的各個組成部分之間的有序搭配和排列及力學角度的含義——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。讓學生體會技術存在的廣泛性，明確結構的重要性：（1）結構是事物存在的形式（2）結構影響甚至決定事物的性質（3）結構影響甚至決定事物的功能。卓越的結構是設計者和制造者重要追求。告訴學生自然界中形形色色的結構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, 是為了更好地服務于人類。向學生講解構件的五種基本受力形式：拉力、壓力、剪切力、扭轉力和彎曲力及簡單結構的受力分析，接著通過圖片和小試驗, 強化從力學角度認識不同結構類型：實體結構、框架結構、殼體結構、組合結構。課時安排：2課時。
二、學情分析
這是新學期的第一次新課。所以學生積極性較高。學生對結構雖有一定的了解，對結構的功能和分類也有一定的基礎，但較為零散，模糊。學生在物理課中已學習了有關力學的知識，對物體的受力分析有比較好的基礎。但是由于受力分析是物理課教學中的難點，一些學生在受力分析中還是有點困難的，在教學中要利用圖片分析說明拉力、壓力、剪切力、扭轉力和彎曲力及簡單結構的受力分析，接著通過圖片和小試驗, 強化從力學角度認識不同結構類型等。
三、教學目標
1.知識與技能：
（一）了解結構的含義。
（二）能從力學的角度理解結構的概念和一般分類。
（三）能結合1~2種簡單的結構案例，分析結構是如何承受力的。
2.過程與方法：
閱讀理解、案例分析、交流討論、多媒體展示、師生互動。
3.情感態度和價值觀：
通過案例分析，提高理解和分析問題的能力，培養全面、系統的分析問題的能力，激發學習激情和興趣。能認識到力對結構會產生重要影響，合理的受力是結構存在的重要條件。
四、教學重難點
1.教學重點：
掌握結構與力，結構的分類
2.教學難點：
學會從技術的角度分析事物的受力。
五、教學資源
人體骨胳標本、收集常見結構的圖片、蒼耳子、尼龍搭扣、自行車、座椅、簡易橋梁、教學課件PPT
六、教學過程
[導入新課]
請將以下六個字排列成一句有意思的話
這人個表好現
同樣的六個字“這個人表現好”“這個人好表現”，但因排列不同，就形成了一褒一貶。這六個字按不同的方式排列，得到了不同的語句，這是一種文字結構。這節課我們就來認識結構。
[新課教學]
由此歸納結構概念：
結構是指事物的各個組成部分之間的有序搭配和排列。結構的各組成部分，通常稱為構件
1、無處不在的結構：
人們每天都在與各種各樣的結構打交道，結構無處不在。如游樂場里的游樂項目讓人目不暇接，過山車、旋轉飛輪、旋轉木馬、旋轉飛輪等令孩子們流連忘返。觀察這些游樂設施，你會驚嘆他們結構設計的巧妙和堅固。一切事物都存在結構，結構多種多樣且決定著事物存在的性質。
自然界中的結構
圖片展示自然界中的結構：蜂巢、鳥窩、人體骨骼、貝殼、冰晶、蜘蛛網、大象、蛇、蒼耳子等
引導學生分析蜂窩和蜘蛛網的結構。這種結構的優點在哪里？
蜂巢：耗材最小，容積最大。使用最少的材料制作盡可能寬敞的空間，空間使用效率最好。
蜘蛛網：任意兩個節點都能找到一條可通過的路徑
啟發：事物的各個組成部分之間的搭配和排列改變了，即結構改變了，事物的性質也發生了改變。如人的染色體有X染色體、Y染色體之分，X染色體、Y染色體不同的搭配和排列，決定這個人是男人還是女人。
形形色色的結構能給人以美的享受，給人創造的靈感和啟示。人們將其成果應用到技術領域, 更好地服務于人類。
圖片展示蒼耳子與尼龍搭扣;、鳥與飛機;、蜘蛛網與網兜、鷹眼與導彈跟蹤系統（重點討論）
提問：為什么鷹可以在幾千米的高空準確無誤地辨別地面上的動物？
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。
[馬上行動]
生產生活中還有那些產品的結構是受到自然界事物結構的啟發而產生？
船槳（魚鰭） 人工冷光（螢火蟲） 風箏（鷹） 鋸（螳螂臂或鋸齒草） 車輪（隨風旋轉地飛蓬草）
潛水艇（海豚） 聲納（蝙蝠） 潛水用的腳蹼（鴨子）
潛水艇的流線型設計（魚類）
2)技術領域中的結構
圖片展示)技術領域中的結構：鐵錘、汽車、手機、悉尼歌劇院、羅浮宮、比薩斜塔、吉隆坡雙子星大樓、輪船、臺燈等。
結構影響性質和功能，合理的結構是事物存在和發展的基礎，卓越的結構是設計者和制造者長期的追求。如果結構存在問題，也許就會導致重大事故的發生。
閱讀案例：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。
3) 社會領域中的結構：
在社會領域,也普遍存在著結構現象。如：文章結人事結構、人員的學歷結構、人員的職稱結構、書法結構等
[馬上行動]：
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？
自然界：樹狀結構、天體結構、植物的結構、動物的結構 …
技術領域：汽車的結構、微機的結構、電腦主板的結構、數字控床的結構 …
社會領域：教育系統的結構、通用技術的學科結構、課堂教學結構、文化、經濟格局等。
[小結]結構的重要性 ：
（1）結構是事物存在的形式（2）結構影響甚至決定事物的性質（3）結構影響甚至決定事物的功能
2.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。
一個較復雜的結構由許多不同的部分組成，這些組成部分通常稱為構件。分析討論自行車的組成構件：自行車：車架、車把、傳動、座鞍、車輪等。車輪： 輻條、輪胎、車圈、氣門等。
生活中常見的結構都能抵抗來自外界的各種作用力和自身重力。例如自行車承受人和所載物體的壓力及自行車自身的重力；橋墩承受自身重力及負荷的壓力、大風的作用力等其它外力。
討論分析生產、生活中常見結構，要抵抗來自外界力的作用情況：
建筑物的窗戶：自身重力、墻體的壓力、風力、外來撞擊力 …
課桌：自身的重力、手臂的壓力、桌面上物體的壓力…
硬紙包裝箱：箱內物體的重力、箱內物體向外的擠壓力、自身的重力、外界壓力…
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
構件的基本受力形式：拉力、壓力、剪切力、扭轉力和彎曲力。
[馬上行動]：請連線（p6）
受力形式 概念
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
案例分析P6分析椅面和橋面的受力
[馬上行動]p7：探究：觀察右圖,說明石磨的推桿為什么要用一根繩子吊起來。
一、保持人在推磨時推桿始終在平行于地面的平面上運動，改變了人推磨時的用力方向，只需前推與后拉，使推磨更輕松；二、防止推桿彎曲變形。三、抵消推桿自身的重力
進一步挖掘：石磨在推動過程中，繩子在空間的軌跡是一個什么圖形？
小實驗：
指導學生做“紙板承受壓力試驗”p8：
比較不同形狀的紙板承受壓力的大小。
試驗準備、試驗過程（略）
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
事物結構合理性的基礎是能夠抵抗來自外界的各種作用力和自身重力的影響。
3.結構的類型：
1）實體結構：是指結構體本身是實心的結構。
受力特點：外力分布在整個體積中。
如長城、三峽大壩、錘子、廚房中的菜板子、實心墻、水庫的大壩、古代的城墻、柱子、實心球等是實體結構。
2）框架結構：是指結構體由細長的構件組成的結構。
受力特點：支撐空間而不充滿空間
框架結構是由細長的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。象窗戶、畫框、房子、竹排、教室的門窗、常用木框架，蔬菜大棚的棚體、建筑用腳手架、自行車、艾菲爾鐵塔、桌子、板凳、書櫥、輸電鐵塔等是框架結構。
3）殼體結構：通常是指層狀的結構。
受力特點：外力作用在結構體的表面上，由弧面整體分擔承受，抵抗變形。
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。象頭盔，汽車飛機外殼、飲水杯、文具盒、裝甲車、油罐、雞蛋、核桃殼、鍋碗瓢盆……等是殼體結構
4）組合結構：在生產和生活實際中，很多物體的結構是由兩種或兩種以上的基本結構類型組合而成的。
受力特點：復雜
在日常生活中我們常見的結構大部分都是組合結構。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
[馬上行動]：p10指出表中所列物體的結構類型
[學生討論]： 進入工地時總是被要求戴上安全帽，為什么？
[課后作業]：
p11 練習1、2、3題
七、教學反思：
1. 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。本節課利用文字游戲導入。通過文字的排列得出結構，然后通過具體圖片展示，用圖片展示常見的事例片激發興趣切入課題，讓學生明白自然界中的結構。可補充在自然界，相同的物質，不同的結構，表現出不同特性的現象處處可見。
A、同樣是水，有液態、氣態、固態；
B、同樣是碳，但有最硬的固體金剛石和最軟的固體石墨存在；
c、用同樣的材料，做出的結構不同的小板凳就會有不同的特性，有的穩，有的不穩；
D、各種材料組成結構可以使“死的”材料變成“活的”機器。如：發動機、電子計算機、機器人、飛機、火箭……
2有自然界中的結構聯想得到技術領域中的結構，再通過自然界中的結構（蜘蛛網、飛鳥）聯想到網兜、飛機等，從而達到圖片的二次利用。
3．技術領域結構同樣采取展示技術領域結構的圖片，國家體育場“鳥巢” 、拱橋、汽車來讓學生感知體會，通過閱讀大橋坍塌的案例讓學生思考，培養對待結構設計的科學的態度。再有魁北克大橋案例過渡到技術領域中的結構與力，同時以真實案例加上實物橋模型加以演示實驗來震撼學生的心靈，達到預期的教學目標。
4.再用橋梁模型來介紹構件。又一次載體的二次利用
5.在五種變形的基礎上，利用剪刀和指甲鉗進一步分析構件受剪切和受壓的區別。
6.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。(共39張PPT)
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第一單元 結構與設計
2—1.1常見結構的認識
1 無處不在的結構
2 結構與力
3 結構的類型
請將以下六個字排列成一句有意思的話
導入
這人個表好現
1 無處不在的結構
任何事物都存在結構，結構多種多樣。
結構的涵義：結構是指事物的各個組成部分之間的有序搭配和排列。(廣義)
在工程中，結構的各個組成部分稱為構件。
各種各樣的結構——自然界
蜂巢：耗材最小，容積最大
各種各樣的結構——自然界
　　自然界結構給人們無限的創造靈感和啟示,人們通過對自然界中結構的分析和研究, 將其成果應用到技術領域, 更好地服務于人類。
蒼耳子與尼龍搭扣
鳥與飛機
蜘蛛網與網兜
自然界結構給人的啟示
自然界結構給人的啟示
鷹眼與導彈跟蹤系統
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？（03頁）
羊毛衣，傘，潛水艇……。
各種各樣的結構——技術領域
羅浮宮
汽車
悉尼歌劇院
斜塔
各種各樣的結構——技術領域
吉隆坡雙子星大樓
閱讀案例：魁北克大橋的坍塌。 大橋坍塌的原因是什么？　
結構影響性質和功能，如果結構存在問題，
也許就會導致重大事故的發生。
擅自改變橋的結構。　
閱讀案例
文章
結構
社會
結構
人事
結構
各種各樣的結構——社會領域
各種各樣的結構——社會領域
人員的學歷結構
人員的職稱結構
自然界
社會領域
技術領域
還有哪些結構屬于以下領域？
馬上行動（p4）
結構的重要性 p3
（1）結構是事物存在的形式。
（2）結構影響甚至決定事物的性質
（3）結構影響甚至決定事物的功能
水
合理的結構是事物存在的基礎，卓越的結構是設計者和
制造者重要追求。
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。
每個物體都有它的特定的架構形態，這種架構形態體現著它的結構。
2 結構與力
常見的結構都能抵抗來自外界的作用力和自身重力。如自行車承受人和載物的壓力及自行車自重。
2 結構與力
分析下列結構可以抵抗來自外界哪些方面的
作用力(p5馬上行動)
建筑物的窗戶
抵抗來自建筑物墻的正向和側向的壓力、風的作用力，及其自身的重力
餐桌
承受來自桌面物體的壓力和它自身的重力等
硬紙包裝箱
承受箱內物體的重力、箱內物體向外的擠壓力以及自身的重力等
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
馬上行動：請連線（p6）
1.拉力
2.壓力
3.剪切力
4.扭轉力
5.彎曲力
A.作用于物體，使它產生彎曲的力
B.兩個矩離很近，大小相等，方向相反，且作用于同一物體上的平行力
C.擠壓物體的力
D.物體所承受的拉力
E.反方向向物體兩端均勻施力，使物體發生扭轉形變的力
2 結構與力
案例分析：分析椅面和橋面的受力
馬上行動(07頁)
探究：觀察右圖，說明石磨的推桿為什么要用一根繩子吊起來。
探究
一、保持人在推
磨時推桿始終在
平行于地面的平
面上運動，二、
防止推桿彎曲變
形。三、抵消推桿
自身的重力
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？
〖探究活動〗
3 結構的類型
結構三種基本類型:
實體結構：結構體本身是實心的結構，受力特點是：外力分布在整個體積中，如實心墻，大壩。
框架結構：結構體由細長的構件組成的結構。受力特點：支撐空間而不充滿空間。如鐵架塔，建筑用腳手架，廠房的框架。
殼體結構：通常是指層狀的結構。受力特點是：外力作用在結構體的表面上，如摩托車手的頭盔，飛機的外殼，貝殼。
實體結構 (p8)
結構體本身是實心的結構。其受力特點是外力分布在整個體積中，如墻壁、柱子、實心球等等。
砧板
錘子
實體結構
長
城
三
峽
大
壩
埃及法老像
框架結構 (p9)
結構體由細長的構件組成的結構。其特點是支撐空間卻不充滿空間，如窗戶、畫框、房子的架構、建筑用腳手架、廠房的框架等等。
埃
菲
爾
鐵
塔
建筑框架
書桌椅
書柜
框架結構
殼體結構 ( p9)
殼體結構是指層狀的結構。其受力特點是外力作用在結構體的表面上，如頭盔、汽車飛機的外殼、貝殼等等。
悉尼歌劇院
蒙古包
帳篷
殼體結構
框架結構
高壓儲氣罐、貝殼的殼體結構
雞蛋承載實驗
想一想：為什么雞蛋能夠承受如此大的壓力？（10頁）
思考（p10）
觀察烏龜背殼的結構，想想這種
結構給烏龜帶來什么好處？
烏龜外殼屬于殼體結構，
它能承受較大的壓力，保
護身體不受損壞
思考（p10）
結構類型的實例：
埃菲爾鐵塔底座的實體結構
埃菲爾鐵塔上部的框架結構
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。p10
馬上行動（11頁）
物體結構 實體結構 框架結構 殼體結構 組合結構 受力特點
柵欄
圓形陶瓷裝飾品
冰山
高層建筑的穹頂
鋼化玻璃鍋蓋
竹排
汽車外殼
人的頭蓋骨
古羅馬斗獸場
√
√
√
√
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√
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√
√
小結
1、結構的涵義：廣義上結構是指事物的各個組成部分之間的有序搭配和排列。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。
2、構件的基本受力形式：拉力、壓力、剪切力、扭轉力和彎曲力
3、結構的類型：實體結構 框架結構 殼體結構 組合結構
練習
1.下列結構是受自然界事物結構啟發
而產生的 ( )
A.口杯 B.衣服 C.飛機 D.手表
2.判斷哪個不屬于實體結構( )
A.冰山 B.長城 C.柵欄 D.大堤
3.哪種顏色的汽車遭遇車禍概率最小( )
A.棕色 B.綠色 C.藍色 D.銀灰色
4.指出下列結構的類型:
安全帽 鐵塔 汽車外殼 鉛球 燈泡

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