通用技術(shù)結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì).doc

普通高中通用技術(shù)與設(shè)計(jì)2地質(zhì)版第一章結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)第二節(jié)?典型結(jié)構(gòu)案例分析-結(jié)構(gòu)是怎樣受力的第一課時(shí)探究典型結(jié)構(gòu)的受力與變形一、教材分析本節(jié)的內(nèi)容是在結(jié)構(gòu)的概念、結(jié)構(gòu)的功能和分類之后的一節(jié)內(nèi)容，本節(jié)教材內(nèi)容計(jì)劃教學(xué)時(shí)間：2課時(shí)。第一課時(shí)主要探究典型結(jié)構(gòu)的受力與變形之單杠結(jié)構(gòu)分析；第二課時(shí)主要探究典型結(jié)構(gòu)的受力與變形之棚室屋架結(jié)構(gòu)分析。學(xué)生只有學(xué)習(xí)了這兩課時(shí)后才能夠理解后邊的棚室屋架結(jié)構(gòu)及第三小節(jié)強(qiáng)度與穩(wěn)定性的概念。本節(jié)課主要是進(jìn)行第一課時(shí)的教學(xué)內(nèi)容學(xué)習(xí)。第一課時(shí)的主要內(nèi)容是：A、了解不同的結(jié)構(gòu)具有不同的功能，能承受不同的力，抵抗不同的變形。B、單杠的結(jié)構(gòu)和在使用中的受力及形變分析。C、梁的受力特點(diǎn)。D、知道在實(shí)際的建筑物中梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。二、學(xué)生分析經(jīng)過第一節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)后，同學(xué)們了解了結(jié)構(gòu)的概念、結(jié)構(gòu)的功能和分類等基礎(chǔ)知識(shí)。另外，學(xué)生在物理課中已學(xué)習(xí)了有關(guān)力學(xué)的知識(shí)，對(duì)物體的受力分析有了一定的基礎(chǔ)。但是由于受力分析是物理課教學(xué)中的難點(diǎn)，多數(shù)學(xué)生在受力分析中還是有困難的，所以在教學(xué)中還要利用視頻演示、用游戲、用實(shí)驗(yàn)等多方面的信息來輔助學(xué)生學(xué)習(xí)并掌握本節(jié)課內(nèi)容：分析說明杠體的受力、立柱及拉桿的受力情況、梁的受力情況及建筑物中梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)用等。三、教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與技能：（1）、了解不同的結(jié)構(gòu)具有不同的功能，能承受不同的力，抵抗不同的變形。（2）、掌握單杠中拉桿的數(shù)量不同、拉桿的位置不同對(duì)單杠這個(gè)整體結(jié)構(gòu)的影響。（3）、掌握杠體的受力和形變特點(diǎn)。（4）、了解梁的受力特點(diǎn)。（5）、知道在實(shí)際的建筑物中梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。2、過程與方法：采用講授教學(xué)法、游戲法、實(shí)驗(yàn)法、案例分析法、提問法，并將課堂教學(xué)急待解決疑難問題，讓學(xué)生共同討論、分析、交流互動(dòng)等教學(xué)形式交叉和滲透靈活運(yùn)用，并始終貫穿于整個(gè)課堂教學(xué)當(dāng)中。運(yùn)用多媒體教學(xué)設(shè)備，將與教學(xué)相關(guān)的視頻圖片展示給學(xué)生，從而讓學(xué)生盡快達(dá)成感性的共識(shí)。3、情感態(tài)度價(jià)值觀：通過學(xué)習(xí)，聯(lián)系生活，能具體問題，具體分析，通過游戲和實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力，體驗(yàn)學(xué)習(xí)樂趣。四、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)1、重點(diǎn)：（1）、掌握單杠中拉桿的數(shù)量不同、拉桿的位置不同對(duì)單杠這個(gè)整體結(jié)構(gòu)的影響。（2）、掌握杠體的受力和形變特點(diǎn)。2、難點(diǎn)：（1）、掌握杠體的受力和形變特點(diǎn)。（2）、了解梁的受力情況分析。五、教學(xué)安排1課時(shí)六、教學(xué)流程簡單紙橋?qū)嶒?yàn)導(dǎo)入新課投影體操運(yùn)動(dòng)員在單杠上運(yùn)動(dòng)的視頻單杠中拉桿的發(fā)現(xiàn)與學(xué)習(xí)通過掰手腕游戲進(jìn)行拉桿的學(xué)習(xí)通過鏈球?qū)嶒?yàn)進(jìn)行單杠中杠體的受力與變形分析的學(xué)習(xí)通過折樹枝及弄彎書本實(shí)驗(yàn)對(duì)梁的受力分析進(jìn)行學(xué)習(xí)建筑物中梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)用教師總結(jié)布置動(dòng)手實(shí)踐作業(yè)七、教學(xué)過程設(shè)計(jì)1、首先進(jìn)行一個(gè)小實(shí)驗(yàn)：簡單紙橋?qū)嶒?yàn)。通過實(shí)驗(yàn)引入：不同的結(jié)構(gòu)，具有不同的功能，能承受不同的力，抵抗不同的變形。結(jié)構(gòu)如何承受力？如何抵抗住變形呢？這節(jié)課將主要從單杠這個(gè)結(jié)構(gòu)來做典型結(jié)構(gòu)受力分析。播放體操運(yùn)動(dòng)員在單杠上運(yùn)動(dòng)的視頻。講解、看、思考。單杠中拉桿的發(fā)現(xiàn)與學(xué)習(xí)。展示體操比賽上單杠及公園上單杠圖片，對(duì)比兩者之間的區(qū)別。引入對(duì)單杠中拉桿的發(fā)現(xiàn)與學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)單杠中構(gòu)件-拉桿的位置及數(shù)量對(duì)單杠這個(gè)整體結(jié)構(gòu)的影響。進(jìn)行掰手腕游戲：不比力量，比結(jié)構(gòu)，比智謀。掰手腕時(shí)，立在桌子上的手好比單杠中的主柱，學(xué)生努力思考另一只手如何扮演拉桿，如何讓自己的拉桿更穩(wěn)定從而在比賽中勝出，來體驗(yàn)學(xué)習(xí)這部分知識(shí)。5、單杠的受力與變形分析。進(jìn)行甩球?qū)嶒?yàn)，及圖片展示相關(guān)內(nèi)容，學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)及圖片迅速掌握這部分知識(shí)。6、梁的受力分析。從體操運(yùn)動(dòng)員在單杠上的運(yùn)動(dòng)引出梁的受力分析。用折樹枝及弄彎書本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行這部分的學(xué)習(xí)。7、小結(jié)。8、布置動(dòng)手實(shí)踐作業(yè)。八、教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖一、溫故知新創(chuàng)設(shè)情境5分鐘紙橋?qū)嶒?yàn)學(xué)習(xí)不同結(jié)構(gòu)具有不同功能，承受不同的力，抵抗不同變形。復(fù)習(xí)上節(jié)課學(xué)習(xí)過結(jié)構(gòu)的幾種類型及特點(diǎn)。一起來做設(shè)計(jì)：用一張紙做橋梁,河面的寬度為15CM，如何只用一張紙讓你設(shè)計(jì)的橋梁能承受最大的重量？學(xué)生現(xiàn)場動(dòng)手實(shí)踐。得出下面幾種橋梁的不同方式總結(jié)得出結(jié)論：圖1：平的紙抗彎能力差，故只能承受較少的重量。圖2：彎曲的紙的抗壓能力較好，故能承受較重的物品。圖3：兩邊被壓住的紙的抗拉能力良好，故能承受較重的物品。圖4：減少河面寬度也能增加物體的承受力。通過這個(gè)結(jié)論我們又可以總結(jié)歸納得出結(jié)論：不同的結(jié)構(gòu)，具有不同的功能，能承受不同的力，抵抗不同的變形。結(jié)構(gòu)如何承受力？如何抵抗住變形呢？這節(jié)課我們將主要從單杠這個(gè)結(jié)構(gòu)來做典型結(jié)構(gòu)受力分析。觀察及參與紙橋?qū)嶒?yàn)，并從簡單的試驗(yàn)中，得出：紙張的結(jié)構(gòu)不同，具有的功能、承受力也不同。得出書中結(jié)論：不同的結(jié)構(gòu)，具有不同的功能，能承受不同的力，抵抗不同的變形?；貞泴W(xué)習(xí)過的知識(shí)。及用一個(gè)簡單的試驗(yàn)來引入新課，打破學(xué)生對(duì)“結(jié)構(gòu)受力”的陌生感，可以引起學(xué)生的興趣，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。二、新鮮血液32分鐘單杠視頻對(duì)比各種單杠圖片拉桿如何對(duì)單杠這個(gè)整體產(chǎn)生作用的。單杠中拉桿的數(shù)量不同、拉桿的位置不同對(duì)單杠這個(gè)整體結(jié)構(gòu)的影響播放體操運(yùn)動(dòng)員在單杠上運(yùn)動(dòng)的視頻。體操運(yùn)動(dòng)員要求在單杠上做很多極限運(yùn)動(dòng)，對(duì)單杠施加的力很大。我們學(xué)校是否也有單杠，城市也有很多小公園也有單杠，那么想象一下：如果讓這些體操運(yùn)動(dòng)員們，在學(xué)校、公園的單杠上做這些動(dòng)作。安全嗎？為什么？給學(xué)生展示運(yùn)動(dòng)會(huì)上的單杠圖片和學(xué)校及公園上單杠的圖片。引導(dǎo)學(xué)生觀察、對(duì)比這兩種單杠存在哪些差異？學(xué)生的答案有很多，通過引導(dǎo)讓學(xué)生得出這樣的結(jié)論：學(xué)校及公園的這些單杠少了拉桿，不夠穩(wěn)固。如果做這些動(dòng)作時(shí)有可能會(huì)使整個(gè)單杠倒下來。討論與回答：不安全因?yàn)榈厣系纳匙硬萜翰粔蜍浺驗(yàn)榻Y(jié)構(gòu)不同再次討論，部分同學(xué)得出：學(xué)校、城市的單杠上沒有拉桿通過視頻，讓學(xué)生對(duì)單杠運(yùn)動(dòng)有個(gè)感性的認(rèn)識(shí)。結(jié)合現(xiàn)實(shí)生活，通過對(duì)比讓學(xué)生很容易習(xí)得這部分內(nèi)容。好！部分同學(xué)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)學(xué)校及公園這些非專業(yè)的單杠上沒有拉桿，那么什么是拉桿呢，拉桿的作用是什么呢？單杠結(jié)構(gòu)示意圖1.杠體；2.主柱；3、4、5、6.拉桿我們都知道長方形、四邊形、圓形、各種圖形中三角形是最穩(wěn)定的？通過引導(dǎo)學(xué)生，由學(xué)生來嘗試得出這樣的結(jié)論：拉桿與主柱、地面形成三角形。三角形結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，不容易倒下來，通過這幾個(gè)三角形，使得單杠更加穩(wěn)定，當(dāng)運(yùn)動(dòng)員在上面做運(yùn)動(dòng)時(shí)，單杠不會(huì)倒下來。學(xué)生通過圖片來認(rèn)識(shí)什么是拉桿。學(xué)生回答：三角形結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，不容易倒下來，通過這幾個(gè)三角形，使得單杠更加穩(wěn)定，當(dāng)運(yùn)動(dòng)員在上面做運(yùn)動(dòng)時(shí)，單杠不會(huì)倒下。學(xué)生從疑問中思考：什么是拉桿，拉桿的作用是什么得出結(jié)論。部分同學(xué)可能有發(fā)現(xiàn)這樣一個(gè)問題：國家比賽場上的這個(gè)單杠與書中的單杠好像也不一樣。那么現(xiàn)在我們來找一找不一樣在哪里？結(jié)論：拉桿的數(shù)量不同、拉桿的位置不一樣。好！下面我們通過一個(gè)小小的掰手腕游戲來強(qiáng)化學(xué)習(xí)下“拉桿的數(shù)量不同，拉桿的位置不一樣”如何影響單杠這個(gè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性呢？游戲規(guī)則：今天我們不比力量，比結(jié)構(gòu)，比智謀。掰手腕時(shí)，立在桌子上的手好比單杠中的主柱，現(xiàn)在大家想一下，如何讓自己在比賽中勝出呢？如何讓自己的手處于不倒之地，即使自己是力量比較弱的一方呢？得出結(jié)論：以下這幾種方式能贏力量比自己強(qiáng)的對(duì)手。1、利用力矩原理，拉桿離地面越遠(yuǎn)，單杠越穩(wěn)定。2、利用數(shù)量來勝出，力量少就多加只手，就好比單杠中的拉桿數(shù)量，越多越穩(wěn)定。學(xué)生思考回答：拉桿的數(shù)量不同、拉桿的位置也不一樣。學(xué)生做掰手腕游戲。學(xué)生通過游戲得出幾種弱勝強(qiáng)的絕招。學(xué)生通過游戲，用自己的親身經(jīng)歷來得出結(jié)論。學(xué)生參與的積極性高，同時(shí)也容易習(xí)得這部分內(nèi)容。杠體的受力、變形分析我們知道了單杠中的杠體，主柱，拉桿這些構(gòu)件為什么要如此排列。下面我們來學(xué)習(xí)下杠體的受力分析。運(yùn)動(dòng)員在杠體上運(yùn)動(dòng)時(shí)，就好比我們拿著個(gè)小球甩。給學(xué)生看甩球?qū)嶒?yàn)，請部分同學(xué)參與甩球?qū)嶒?yàn)。讓學(xué)生在觀察與參與過程中習(xí)得向心力、離心力、杠體的受力與變形。得出結(jié)論：運(yùn)動(dòng)員在杠體上轉(zhuǎn)動(dòng)，其側(cè)視圖與甩球類似：杠體相當(dāng)于固定點(diǎn)，人相當(dāng)于小球。所以，任意時(shí)刻，人對(duì)杠體的作用力方向都是指向人重心所處的瞬間位置。進(jìn)而我們把這個(gè)結(jié)論細(xì)化為以下兩個(gè)結(jié)論：結(jié)論一：杠體總是朝著人體所在的瞬間位置的方向上發(fā)生彎曲。杠體和立柱的上端相連，人的作用力通過杠體作用于立柱，將可能發(fā)生彎曲變形。請問有什么方法可以抵消這種彎曲變形呢？立柱埋深一點(diǎn)、用一個(gè)力從反方向拉如拉桿，都可以幫助立柱抵抗變形結(jié)論二：任意時(shí)刻，對(duì)于立柱，由人運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的彎矩M，都有一個(gè)由立柱埋在地下部分和拉桿共同產(chǎn)生的反彎矩M來平衡，以保持單杠整體的穩(wěn)定。學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)。部分同學(xué)參與實(shí)驗(yàn)。得出結(jié)論：學(xué)生思考回答與老師一起得出這個(gè)大結(jié)論，及大結(jié)論下的兩個(gè)細(xì)化結(jié)論。通過很簡單的甩球?qū)嶒?yàn)，讓學(xué)生習(xí)得向心力、離心力、杠體的受力與變形?？偨Y(jié)得出結(jié)論。梁的定義好！現(xiàn)在我們回憶下我們以前學(xué)過的梁的定義。定義：當(dāng)桿件受到與縱軸線相垂直的外力作用時(shí)，桿件產(chǎn)生的變形為彎曲。發(fā)生彎曲變形的構(gòu)件，稱為梁。通過這個(gè)定義，我們能否得出單杠上的這個(gè)桿體也是一種梁呢？結(jié)論：單杠是梁下面我們來分析一下梁在受力彎曲時(shí)，與力相垂直的上下兩表面受力情況。學(xué)生回答：當(dāng)桿件受到與縱軸線相垂直的外力作用時(shí)，桿件產(chǎn)生的變形為彎曲。發(fā)生彎曲變形的構(gòu)件，稱為梁。單杠是梁。彎曲書本實(shí)驗(yàn)梁的受力分析我們把書本的兩邊架起來，書本是不是也是一種梁呢？結(jié)論：是?，F(xiàn)在大家一起來做一個(gè)實(shí)驗(yàn)，把你們的書本合起來，如下圖這樣：大家有沒有發(fā)現(xiàn)這樣一個(gè)問題：圖中右邊書本邊緣變長了。我們來說下實(shí)驗(yàn)要求：把書本右邊緣的這個(gè)面用手固定住，不讓它變形，再把書本彎曲折起來，要求書本的這整個(gè)側(cè)面都不能產(chǎn)生變形。如下圖這種方式。學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)得出這樣的結(jié)論：如上圖所示，這個(gè)實(shí)驗(yàn)幾乎是不可能的，不讓書的邊緣發(fā)生變形，中間的某個(gè)位置也總是會(huì)發(fā)生變形。為什么會(huì)有這樣的結(jié)論呢？是因?yàn)槲覀兗记刹粔蚰?？還是有別的原因呢？我們來做一下梁的受力分析。得出結(jié)論：1、如單杠、平衡木、橋等都是梁的一種類型。2、梁的上部受壓力，材料被擠壓；下部受張力，材料被拉伸。學(xué)生思考回答：是梁。學(xué)生做彎曲書本實(shí)驗(yàn)。學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)無法完成通過一個(gè)無法完成的實(shí)驗(yàn)，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)對(duì)學(xué)生好奇心的激發(fā)。為什么會(huì)有這樣的結(jié)果呢？引發(fā)學(xué)生思考，進(jìn)而掌握這部分知識(shí)。每位學(xué)生手上都有書本，該實(shí)驗(yàn)素材是現(xiàn)成的，很適合在課堂上做。讓學(xué)生在動(dòng)手動(dòng)腦中學(xué)會(huì)梁的上下兩表面受力不同。折樹枝實(shí)驗(yàn)實(shí)際的建筑物中梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)用利用這個(gè)實(shí)驗(yàn)原理我們再來觀察一個(gè)折樹枝的實(shí)驗(yàn)：把樹枝當(dāng)作梁用手拿著，再用力把樹枝折起來，如上圖所示，大家發(fā)現(xiàn)什么問題？由學(xué)生發(fā)現(xiàn)得出結(jié)論：樹枝的下表面先出現(xiàn)斷裂然后才斷開。為什么會(huì)得出這樣的結(jié)論呢？結(jié)論原因：因?yàn)橄卤砻媸艿降氖抢?，木材不耐拉，就出現(xiàn)斷裂了。學(xué)生觀察發(fā)現(xiàn)：樹枝的下表面先出現(xiàn)斷裂然后才斷開。學(xué)生思考回答：下表面受到的是拉力，樹枝不耐拉，就出現(xiàn)斷裂了。引發(fā)學(xué)生思考。讓學(xué)生在思考中來發(fā)現(xiàn)問題的答案所在。抬頭看我們的教室，大家看到什么？答：天花板。那么如果天花板像這個(gè)樹枝一樣出現(xiàn)斷裂，后果會(huì)怎樣？答：很危險(xiǎn)。我們剛剛通過學(xué)習(xí)知道梁的上下兩表面受力情況不同，梁的上部受壓力，材料被擠壓；下部受張力，材料被拉伸。所以建筑師在建筑屋頂梁時(shí)，在材料的選擇上是否要加與區(qū)別呢？引導(dǎo)學(xué)生討論并得出結(jié)論：1、屋頂梁的上表面為了要抵抗擠壓變形，要多用些耐壓的小石子。2、屋頂梁的下表面為了要抵抗拉伸變形，要多用些耐拉的鋼筋。學(xué)生回答：天花板。學(xué)生回答：房子會(huì)倒，很危險(xiǎn)。學(xué)生討論，回答：上表面多用些耐壓的小石子，下表面多用些耐拉的鋼筋。把梁的受力變形應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)生活的建筑中來，使得學(xué)生學(xué)有所用。三、小結(jié)6分鐘1、通過簡單紙橋?qū)嶒?yàn)學(xué)習(xí)不同的結(jié)構(gòu)具有不同的功能，能承受不同的力，抵抗不同的變形。2、通過單杠視頻及掰手腕游戲使學(xué)生掌握單杠中拉桿的數(shù)量不同、拉桿的位置不同對(duì)單杠這個(gè)整體結(jié)構(gòu)的影響。3、通過甩球?qū)嶒?yàn)使學(xué)生掌握杠桿受力和變形特點(diǎn)。4、通過折樹枝及彎曲書本實(shí)驗(yàn)使我們了解梁的受力特點(diǎn)。5、知道在實(shí)際的建筑物中梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。課后小結(jié)讓學(xué)生對(duì)本節(jié)所學(xué)的知識(shí)有個(gè)體系的認(rèn)識(shí)。四、作業(yè)2分鐘我們一起來做設(shè)計(jì)：課前我們做了一張紙的橋梁實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)在我們要求把這節(jié)課學(xué)到的單杠、拉桿、梁等知識(shí)都利用起來，來設(shè)計(jì)一架完整的橋梁：大家可以選擇任何材料做橋梁，但橋梁的總重量不能超過10克。下節(jié)課我們來比一比誰的橋能承受最大的重量，評(píng)出優(yōu)勝者三名，同時(shí)請這三名同學(xué)展示構(gòu)思原理和設(shè)計(jì)思路。通過動(dòng)手設(shè)計(jì)使本節(jié)課學(xué)習(xí)的知識(shí)得到應(yīng)用及升華九、教學(xué)反思：本節(jié)教學(xué)設(shè)計(jì)的閃亮點(diǎn)主要表現(xiàn)在：第一、教學(xué)流程設(shè)計(jì)上符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律?；貞泴W(xué)習(xí)過的知識(shí)，用一個(gè)簡單的紙橋試驗(yàn)來創(chuàng)設(shè)情境，引入新課，打破學(xué)生對(duì)“結(jié)構(gòu)受力”的陌生感，可以引起學(xué)生的興趣，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。第二、通過視頻，讓學(xué)生對(duì)單杠運(yùn)動(dòng)有個(gè)感性的認(rèn)識(shí)。結(jié)合現(xiàn)實(shí)生活，回憶平時(shí)所見過的單杠是否與國家比賽上的這些單杠一樣？通過對(duì)比讓學(xué)生很容易習(xí)得這部分內(nèi)容。第三、通過掰手腕的小游戲讓學(xué)生在娛樂中學(xué)習(xí)。學(xué)生通過游戲，用自己的親身經(jīng)歷來得