苏教版通用技术必修二 1.2 稳固结构的探析 教案

序号

内容

教师活动

学生活动

备注

1

课堂导入

播放图片创设情境导入

让学生观看木质高花架图片，复习结构稳定性知识，然后，继续让学生观看塑料凳子图片，引导学生塑料凳子稳定性好，但是易于发生形变或破坏，说明结构的强度问题。从而导入新课——结构与强度。

1分钟

2

结构强度讲授

【案例分析】让学生观察塑料凳子的图片，一组图片是塑料凳子的完好图片，另一组图片是塑料凳子被破坏或者发生变形的图片。通过两组图片的对比，引导学生分析结构强度的含义。

【问题】 根据你的理解，结合教材，上述情况是什么原因造成的？

【教师总结】这是由于塑料凳子没有能够承受外力所造成的后果。我们说它们不结实或者不牢固。塑料凳子结构不能够抵抗外力对它们的破坏。

结构的强度——就是指结构具有抵抗被外力破坏的能力。

【链接生活】你能不能举出遇到的结构强度被破坏的的事例呢？

【案例分析】让学生对比木质高花架，和塑料凳子图片。木质高花架很结实，很牢固但是由于太高而不稳定。塑料凳子重心很低，支撑面很大，形状设计的科学合理。但是由于使用材料不是很恰当，容易发生形变或者破坏。

【问题】结构强度和稳定性是不是相同呢?

【师生总结】通过两组图片对比，可以说明强度大的结构未必稳定，稳定的结构强度未必大。从而可以说明结构的稳定性和强度之间没有关系。

学生思考回答

思考回答

3分钟

2

含义区别

【强度与稳定性的联系与区别】

我们知道稳定性是研究物体的保持平衡状态的能力，强度是研究不被外力破坏的能力。

结构的强度是通过构件和材料来体现的。构件在外力的作用下会变形。同时构件内部各质点之间的作用力发生了改变，这种作用力的改变称作内力。

一般说来，外力越大，则构件的内力越大。内力达到一定程度时，构件就会被破坏。在工程设计中，不允许任何构件在正常工作情况下被破坏。

例如我们刚才举的椅子的例子，椅子能够承受人的重力这是一个强度问题，那么椅子会不会左右晃动，摇摆，那就是一个稳定性问题了。

回答

通过例子让学生有感性的认识，不必要进行深入分析

3分钟

3

影响结构强度的主要因素

【材料因素】

【实验探究】

我们做一个简单的技术试验，我现在有四种结构，纸、纸壳板、木板、塑料板，请两名同学对这四种结构做相同的拉力。观察实验探究结果，总结实验结论。

【结论】不同的材料，构成的结构其强度各不相同。结构的强度与材料有关；从强度角度看，外力越大，构件内力随之越大，构件危险就越大。 

  构件单位截面面积所受的内力称为构件的应力。

公式：σ = N/A

 σ——应力         帕  (Pa)

N——内力         牛  (N)

A——横截面积    米  (m²)

公式表示：应力、内力和横截面积之间的定量关系。由公式可知，在内力不变的情况下，构件和材料的横截面积越大，应力越小，危险性就越小。

同截面垂直的应力称为正应力或反应力。如，柱体垂直受压时，其横截面上的应力就是正应力。

同截面相切的力称为剪应力或切应力，如剪切物体时，剪切面上就有剪应力。而梁弯曲时，其横截面上除了具有正应力外，还有剪应力。

【链接生活】

①展示幻灯片图片，从纸杯到塑料杯到无锈钢杯，说明强度和材料有关。

②介绍混凝土材料。从应用广泛的钢筋和混凝土到工程人员新发明的纤维混凝土、聚合物混凝土、轻质混凝土等，一系列新型高强度混凝土。（例如，混凝土抗压性能较好，而抗拉能力就比钢筋要小得多。因此在制造时可在梁的受拉区放置钢筋，组成钢筋混凝土梁，在这种梁中，钢筋受拉，混凝土受压，它们合理组成一个整体，共同承担载荷的作用。）

学生尝试

5分钟

3

【结构形状因素】

【实验一】

     ①、每张桌子上面有3张A4纸，请同学们利用这种材料，制造一个长10——25cm，宽5——15cm桥面。

  ②、使用粉笔盒作为桥墩，用来支撑你制造的桥面没形成桥梁。

  ③、把矿泉水放到你制造的桥面上，通过桥面支撑矿泉水数量对比，判断影响强度的因素。

【试验结论】

结构的强度与结构所用材料的形状有关。

①结构外部（三角形）形状。三角形是框架结构中最基本的形状之一,它结实、稳定、所用材料最少。在长方形或六边形的框架中间，加上支撑构件，构成三角形，就可以大大增加它的牢固程度。

②构件横截面形状：具有相同截面积，但不同截面形状的同种材料的坚固性就不同。利用图片介绍同种材料、相同横截面积、不同截面形状的构件的强度排列顺序。（经理论证明和实践验证，在横截面面积相同的情况下，采用“工字梁”是合理的，而采用圆形截面就不合理。这是因为工字梁的面积集中在应力最大的地方，而圆形则相反。但有时为了制造和使用的问题，圆形截面的梁还是要采用的。如一些承受弯曲的轴，就得用圆形截面。）

③强调学生注意结构对强度的影响有两点，一是结构的外部形状，二是结构的构件截面形状，结构的外形相同，构件的截面不同，其强度不一样。

学生活动2：

小实验：P019

学生动手做，并交流

   结构的强度与结构所用材料的形状有关。

7分钟

3

【连接方式】

【技术试验3】

    每张桌子上面，有若干个不同种类的构件，请同学们选择其中任何一种构件，进行连接。然后，仔细观察，分析总结影响强度的相关因素。

结论：结构的强度与结构的连接方式有关。不同的连接方式，结构的强度也不同。

总结  影响结构强度的因素：

学生活动3：

因素（3）：构件之间的连接方式：

①构件连接的类别：结构的连接是指通过一定的连接物将构件组成整体结构。

铰连接：被连接的构件在连接处不能相对移动，但可相对转动。（图片举例）具体有松螺栓、松铆等。

刚连接：被连接的构件在连接处既不能相对移动，也不能相对转动。（图片举例）具体有榫接、胶接、焊接等。

②提出：结点是从连接的效果来划分。一个结点可以有多种连接方式。不同的材料有不同的连接方式；构件的连接方式不同，结构的强度也不同。

学生动手做，并交流

5分钟

4

综合分析

案例分析：

吊兰支撑使用的三角形支架结构，而不使用由一根直杆挑起的结构。从材料方面考虑，吊兰的三角形支架使用的是钢管而不是木条或塑料，钢管抗拉力性能好。从连接方式考虑，吊兰的三角形支架的构件是焊接而不是捆缚，这种连接方式更牢固。

总结出影响结构强度的几个主要因素:

（1）结构的形状；

（2）使用的材料；

（3）构件之间的连接方式。

思考讨论回答

5分钟

5

总结

影响结构强度的因素：

1.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，具体地说取决于以下因素：

2影响因素

（1）形状：构成的形状略有改变，强度就会改变。

（2）材料：不同材料有不同承受应力极限的能力。形状相同，材料不同，强度就不同。

（3） 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。

学生在教师的引导下尝试解决

3分钟

6

巩固练习

【实践应用】

    ①问题：矿泉水的瓶子表面有不同壳形的结构，请问这种结构的设计目的是什么？

     答案：这种结构的设计可以抵抗外力向内挤压的能力。利用结构的几何形状，增大了瓶子的强度。

    ②问题：使用纸质材料制作的相片框架，请问同学们观察作品，找出不足，并请提出科学合理的改进方法？

    答案：可以改变材料；改变形状；改变连接方式；

巩固练习

8分钟