高中通用技术必修2__“1.2探究结构---结构的强度和稳定性”

《技术与设计2》第一章第三节《结构的强度和稳定性》教学设计

《结构的强度和稳定性》教学设计

一、教材分析：

本节是“地质出版社”出版的教材《技术与设计2》中第一章第三节《结构的强度和稳定性》。共需2课时完成。本课为第1课时的学习。该章的总体设计思路是：认识结构——探析结构——设计结构——欣赏结构。“结构”与“设计”是该章的两个核心概念，结构的强度和稳定性则是结构设计中需要考虑的重要因素之一，是对结构及受力认识的基础上作进一步深入的学习。

二、教学目标：

知识与技能：

1、理解内力、强度、应力的概念，能进行简单的应力计算，掌握应力和强度的关系。

2、通过实验，明确强度与材料、强度与物体的形状及连接方式的关系。培养学生合作交流能力，对身边事物的观察能力。

3、理解稳定性的概念，及影响稳定性的因素。

过程与方法：通过观察生活和技术实验等方法使学生懂得应用相关的理论知识。

情感态度价值观：让学生亲身体验注重交流，通过分析讨论得到结论，培养学生的观察分析能力，合作交流能力。

三、教学重点与难点：

重点：影响结构强度和稳定性的主要因素。

难点：应力的计算，强度与应力的关系，结构设计需要在容许应力范围之内。

四、学情分析：

总体来说学生对通用技术这门课程比较感兴趣。他们的思维、生活经验已有一定基础，并在前面章节的学习中已经初步掌握了结构的一些相关知识，在此基础上帮助学生从其生活世界中选择通俗感兴趣的主题和内容，对结构问题进行进一步探讨，上升到理论的高度。

五、教学策略：

本课采用在教学中充分利用实验、讨论、小组合作的教学方法。多举生活中的案例，进行师生互动探讨，帮助学生加深对知识的理解。

六、教学安排

1课时

七、教学过程：

（一）复习回顾，导入新课

教师引导学生回顾结构的概念，指出事物的性质：强度和稳定性

（二）知识构建

1、强度

对于结构变形，只给以“结实”“不结实”来评说是不够准确的，而对于结构的受力与变形应该有更科学的描述。通常，物体结构抵抗变形的能力，都以强度来表示，我们用应力来衡量强度。

（1）内力：外力使构件发生变形的同时，构件的内部分子之间随之产生一种抵抗变形的抵抗力，称为内力。

（2）应力：作用在单位面积上的内力。

【学生活动一】

（3）拓展：探讨强度和应力的关系

示例：粗绳和细绳，两种相比粗绳更结实，牢固，换句话说是抗拉强度更大。绳子所受拉力一定，即构件受到的外力一定，而粗的横截面积大，所以应力小，此时变形小，而抗变形的能力大，即强度大。

结论：应力小，强度大应力大，强度小

【学生活动二】

（4）结合课本分小组探究影响结构强度的因素，同时完成26页问题，答在学案上。

结构的强度，一般取决于它对张力和压力两方面的反应能力，具体取决于以下因素：

形状、材料（不同的材料有承受不同应力极限的能力）

材料的连接方式（不同的连接方式，受力传递方式和效果不一样）

师生探讨：如何改进物体结构的强度？

如：国家要求建筑楼面的水泥板必须将钢筋焊接起来，以形成整体，即是改进连接方式以增强强度。还可以采用强度大的形状，那么要求强度大的地方大都采用什么形状？例如拱形、三角形等：常见的拱形桥梁可以保存很多年；钻石很坚固，它由复杂的三角形和四面体形状构成。这些都是我们改进物体结构强度的思路。希望同学们根据本课的学习在实践中应用。

2、稳定性

教师活动：展示不倒翁，静止立在桌面上的不倒翁用手扳倒后最终还能稳稳立住，说明不倒翁维持其平衡状态的能力很强，即稳定性强。

(1)稳定的概念

稳定指的不是状态绝对不变，而是指受扰后，允许状态有所波动，但当扰动消失后，能重新返回到原平衡状态，则为稳定，不能回到原有平衡状态，为不稳定。

(2)结构稳定性

结构具有阻碍翻倒或移动的特性。

师生探究：哪些因素会影响结构的稳定性？

平放的砖头很稳定，把它竖起来就容易翻倒？瓶子里装了半瓶水很稳定，而空瓶子或是装满水的瓶子却比较容易翻到？不倒翁不倒的原因？

我们的结论：物体要稳定，第一，它底面积要大；第二，重心要低。

(3)影响结构稳定性的因素

结构的形状、重心的位置补充：结构的底面积

【学生活动三】

(4)合作探究

A、为什么有些结构看上去倾斜不稳，可实际是稳定的呢？

例如：比萨斜塔等，展示比萨斜塔图片

结构稳定性的基本条件：重心所在点的垂线落在结构底面内。

B、不稳定的结构一定不好吗？举出生活中利用结构的不稳定的例子。

举例：在地震多发地区，人们将酒瓶之类的物体倒置在地上，利用这一不稳定的结构实现预报地震的功能；过去农村地区人们用水桶打水常常要在水桶口的边缘绑上一重物，水桶到水面时能自动翻倒打水。

（三）总结提升

学生回顾、总结本节课的主要内容

大屏幕展示本节课的学习目标

俗话说，万丈高楼平地起。作为一个中学生，要想成为国家的栋梁之才，首先要打好基础，学好科技文化知识，还应有谦虚好学的品质，当然还要练就过硬的本领。

八、教学反思

本节课采用的教学方法较为恰当，学生保持了较高的学习热情，大量实例的引入是本节课成功的关键。

学案：

学习目标：

1、通过技术试验来理解结实（强度）和稳（稳定性）

2、理解内力、应力和强度，并可进行简单的应力计算，利用应力的概念来理解

强度及影响结构强度的因素。

3、理解结构的重要性质稳定性及影响稳定性的因素。

【知识概要】

1、强度：物体结构抵抗变形的能力。

2、内力，外力使构件发生变形的同时，构件内部分子之间随之产生的一种抵抗

变形的抵抗力。

3、应力：作用在单位面积上的内力。

4、计算应力的公式：σ=N/S，N为内力，S为构件截面积。应力的计量单位为

N/mm2或N/cm2

5、影响结构强度的因素：形状、材料、材料的连接方式。

6、稳定指的不是状态绝对不变，而是指受扰后，允许状态有所波动，但当扰动

消失后，能重新返回到原平衡状态，此为稳定。不能回到原有平衡状态，为不稳定。

7、结构稳定性：结构具有阻碍翻到或移动的特性。