【教案】常见结构的认识

第一节 常见结构的认识

一、教学内容分析

“常见结构的认识”为通用技术（必修2）《技术与设计2》第一单元“结构与设计”的内容。本节课将放映蜂窝、鹰的身体等结构图，通过对自然界中形形色色的结构的分析和研究，使学生明白“结构是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列”，要让学生知道为什么要学习“结构与设计”。同时通过马上行动、案例分析、探究、小试验及阅读等手段引导学生理解结构的稳定性、探究影响结构稳定性的主要因素、分析结构与功能的关系，这样不仅可以使学生对结构的基本概念有更深的认识，而且也为以后结构的强度、结构的设计等奠定了良好基础。 二、教学对象分析

这是高二的第一节课。这节内容是从高一大而化之的粗线条的学习到高二进行具体学习的一个转折点。高二的内容相对于高一的内容，更专业一些，难度也加大一些，对学生分析问题的能力有更高的要求。但学生对结构有一定的了解，对结构的功能和分类也有一定的基础，另外学生在物理课中已学习了有关力学的知识，对物体的受力分析有比较好的基础，因此相对比较容易掌握。 三、教学目标

1、知识与技能

①了解结构的含义；②从力学的角度理解结构的概念和一般分类； ③能结合1-2种简单的结构案例，分析结构是如何承受力的。

2、过程与方法：引导学生对周边的结构进行讨论探究，拓展学生的思维能力。

1

3、情感态度与价值观：通过分析讨论等方法得出结论，培养学生的观察、思维能力，主动参与意识，体验学习乐趣。 四、教学重难点

1、重点：从力学的角度理解结构的概念；能分析影响结构稳定性的主要因素。

2、难点：能正确理解结构概念中的“有序”性；能利用所学的力学知识分析实际案例。 五、教学策略与方法

首先采用启发式教学法，由提出问题到解决问题，让学生自己概括总结出结构的概念，并且强调了概念中“有序”性这个难点。了解结构的概念以后，采用演示法和案例分析法让他们感受到结构无处不在，结构的重要性。在教学过程中，采用讲授法、阅读法、案例分析法和提问法，让学生共同讨论、分析、交流互动等教学形式交叉和渗透灵活运用，鼓励学生自主探究和合作交流，引导学生自主观察、总结，在与他人的交流中丰富自己的思维方式，获得不同的体验和不同的发展。 六、课时安排：2课时

第一课时

教学过程：

一、《技术与设计2》的简单介绍

上学期，我们学习了《技术与设计1》模块，老师和同学们一起走进了技术世界，认识了技术及其主要特性；我们一起步入了设计殿堂，学习了设计的基本知识，体验了设计的初步过程，进行了设计的交流和评价。应该说，在培养

2

“技术素养”的进程中，有了一个良好的开端。本学期，我们将继续学习本课程的第二个必修模块——《技术与设计2》。它关注设计过程中的基本思想和方法的应用，本模块共有四个单元，这四个单元是：结构与设计、流程与设计、系统与设计、控制与设计。

结构与设计：从力学的角度理解结构的含义、结构的强度和稳定性的问题。 流程与设计：强调对流程和流程优化的理解，学习科学合理的流程。 系统与设计：用系统的思想解决生活中的问题。

控制与设计：理解控制的含义和运用，在生活中合理的应用控制。 二、新课讲授 1、无处不在的结构

说到结构，我们知道任何一件事物都有自己的结构，大的我们可以看见的椅子，课桌，他们有自己的结构，小的到我们化学中学习的分子也有自己的结构。可见一件事物只要它存在，那它就一定会有自己结构，所以我们说结构无处不在。那什么是结构呢？我们人体是不是也是一个结构呢？（展示人体结构图）

总结：人体结构是由各个器官按照一定的顺序关系组成的。

再来看看我们桌子的结构。它是不是由桌面，桌腿这些部分组成的？所以我们可以说桌子结构是由桌子的各组成部分有序组成的对吗？

从以上人体结构和桌子结构两个例子我们可以总结，结构是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列。“有序”决定事物的性质，如化学中学习的碳原子的排列顺序不同得到不同性质的石墨和金刚石。

现在我们知道了什么是结构，接下来我们一起来看看结构在我们生活中有哪些作用和应用。首先我们来看一下结构与自然的关系。

3

2、结构与自然

[案例分析] “苍耳子与尼龙扣”、“鸟与飞机”、“鹰眼与导弹跟踪系统” [思考] 列举生活中与自然有关的结构的例子并说为什么要研究结构？

通过对自然界中形形色色的结构的分析和研究，给了人们无限的创造灵感和启示。人们将其成果应用到技术领域, 更好地服务于人类。 3、结构与技术领域的关系

在社会领域，产品的结构更是丰富多彩，结构影响着产品的性质和功能，结构方面存在一个小问题也许就会导致重大事故的发生。因此，合理的结构是事物存在的基础，卓越的结构是设计者和制造者的重要追求。

[阅读] 魁北克大桥倒塌 4、结构与社会领域的关系

在社会领域，也普遍存在着结构现象。如：一篇文章的内容结构影响文章的表达与质量，一家企业的人员结构关乎企业的运行与效率。

[练习] 请分别列举自然界、技术领域、社会领域给你印象较深的有关结构的事例？（P4）

三、课堂小结

四、课后作业：预习“结构与力”。

第二课时

教学过程

一、复习导入

上节课我们已经学习了什么是结构。由各个组成部分之间有序的搭配和排列就组成了事物的结构，结构无处不存在，同样力现象也无处不在。我们都知

4

道任何事物都要受到力的作用，也就是说事物的特定的结构都要承受一定的力的作用了。比如课桌要承受我们的压力，书本的压力等等。所以我们需要从力学的角度定义结构。 二、结构与力

从力学角度来说，结构是指可承受一定力的架构形态，它可以抵抗能引起形状和大小改变的力。

我们知道生活中很多结构在一定外力作用下就会遭到破坏其实上就是当其应力达到某一极限值时，结构就会遭到破坏。那么什么是应力呢？

应力：构件单位截面面积所产生的内力称为构件的应力。用公式表示应力为σ=F/s，其中，F 是内力，S 是受力面积，σ是应力。

内力又是什么？内力：当一个结构受到外力作用时，内部各质点之间的相互作用力会发生改变，产生一种抵抗外力的力，称为内力。

[游戏活动]：让同桌之间用手指互抵，感受内力，然后由一个学生将手指换为手掌，感受受力的变化。

当我们知道了结构与力的关系后，还需要进一步了解作用在结构或构件上的各种力。接下来我们就学习几种常见的结构的受力形式。

构件的基本受力形式：包括拉力、压力、扭转力、弯曲力和剪切力， [马上行动]：将几种受力形式和相应的解释连线。 [案例分析]：它们受到哪些力的作用？

[探究]：石磨的推竿为什么要用一根绳子吊起来？

[讨论]：技术学科对力的分析与物理学科受力分析的区别？

物理学科：分析物体受到外力的作用，力作用下物体的外部形状和运动状态的改变及其所遵循的规律。

5

技术学科：分析物体受到外力作用后，对物体内部结构的影响或要求及其规律。

事物结构合理性的基础是能够抵抗来自外界的各种作用力和自身重力的影响。

三、结构的类型

根据物体的结构形态，通常将结构分为实体结构、框架结构和壳体结构三种基本类型。

1、实体结构

通常是指结构物体本身是实心的结构，它的受力特点是，外力分布在整个体积中，这样能够承受较大的力。比如长城（展现相应图片）建立之初是为了抵御外族的入侵，所以建立的都是实体结构的；比如三峡大坝为了承受巨大的水流冲击力，也必修建成实体的结构，常言“千里之堤，毁于蚁穴”，不仅要建成实体的还要经常进行检修，一旦发现险情，立即采取补救措施；再比如说家里厨房中的菜板子也必须是实体的，否则骨头之类的没有垛开，板子先裂了，也不行；再比如锤子等等。

2、框架结构

框架结构通常是指结构体由细长的构件组成的结构。其特点是，支撑空间而不充满空间，如教室的门、窗，铁架塔、建筑用脚手架、厂房的框架等。框架通常由杆件组成横，也有用板件组成，这里的杆和板可以是实心的，也可以用管材。由于框架结构的制作较为简便，又能节省用料，在实际中被广泛采用，比如窗户、自行车、艾菲尔铁塔、桌子、板凳、书橱等等。

3、壳体结构

壳体结构通常是指层状的结构。它的受力特点是，外力作用在结构体的表

6

面上，受力合理，形态稳定。如摩托车手的头盔、飞机的外壳、贝壳等。还有日常使用的各式各样的饮水杯、储水壶、文具盒，油罐、航道标识用的浮标等。

[思考]：常见摩托车头盔为什么都是圆弧形结构？

当这种头盔受到外力冲击时，外力将由弧面整体分担承受，抵抗变形。如果将头盔作成长方形或是多面体的，受力冲击时，外力将主要由接触点所在的小平面承受，易使壳体变形。

壳体结构能够巧妙地将外力分散到整个表面。比如鸡蛋，放在手心里，不管用多大的力都不能将它纂烂，原因就在它是壳体结构的；比如自然界的一些植物的果实：核桃、瓜子等都是壳体结构；比如头盔、锅碗瓢盆等都是壳体结构的。

当然对于生活的中的物体很多并不单纯的属于上面的某一种结构而是由多种结构共同组成的。比如我们的综合楼整理来看是框架结构，而楼顶的大圆球却是壳体结构的，而具体的一面墙却又是实体结构的。

[马上行动]（课本11页）

四、课堂小结：结构可分为哪三种基本结构形式？这三种基本结构的受力特点如何？

五、课后作业：课本11页第3题。

7