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高中通用技术:第二节 稳定结构的探析教学设计完整稿 教案


第二节 【教材版本】 通用技术必修 2《技术与设计 2》 【设计理念】

稳固结构的探析

1.采用直观教学法。通过试验、举例、图片和实物展示,采用直观教学方法让学生亲身体会和感受, 激发学生的学习兴趣和促进对相关概念的理解。 2.采用探究式教学方法。通过小实验,结合案例分析,激发学生探究热情,提高学生掌握相关知识的 稳定性。 3.立足学生

的直接经验和亲身经历。通过“做中学” ,以学生的亲历情境,亲手操作,亲身体验为基础, 学生自己能发现问题、提出问题、分析问题,并将所学知识应用于实际问题的解决。 【教材分析】 1.知识结构分析 本课时是《技术与设计 2》第一单元“结构与设计”的第二节“稳固结构的探析”的第 1 课时。本节讲述 了结构的两大重要性质:稳定性和强度。教材先从实例出发,分析影响结构的稳定行的主要因素,再从结 构的形状、材料、连接等方面,分析影响结构的强度的主要因素。教材还简单分析了结构与功能的关系。 2.知识发生发展过程分析 让学生通过技术试验,学会分析影响结构的稳定性和强度的因素,教师应注意在技术实验中对学生的 引导。 3.知识学习意义分析 结构的稳定性和强度是影响结构质量的重要因素,不同的结构体现了不同的功能。这些都是结构的基 本知识,是结构设计是必须考虑的基本问题。 4.教学建议与学法指导说明 通过适当的概念讲解,教师把影响结构的稳定性和强度的几个主要因素直接讲授给学生,让学生掌握 较为系统的知识点, 来指导学生进行探究活动, 从而达到知识的内化, 知识的拓展。 这样的教学也体现 《技 术与设计 2》的教学设计思路“学中做” 。 2 课时。 【学情分析】 1.原有认知发展分析 在本课时之前,学生已经学习过了常见结构的基本知识。学生已经初步明白了“结构是指事物的各个 组成部分之间的有序搭配和排列、构件的五种基本受力形式,通过有趣的小试验,强化对不同类型结构的

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特点的理解。所以本课时是在第一节认识结构的基础上,具体对结构的两个重要性质:稳定性和强度做详 细分析。 2.原有知识结构分析 学生对结果已经有了一定的了解,对结构的功能和分类也有了一定的基础。另外,学生在物理课上已 经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,可以说物理的力学知识和上节课常见结构 的基本知识为本课时做好了知识的准备。在教学中尽量多举些生活中的案例,进行师生互动探讨,帮助学 生加深对知识的理解。 3.非认知因素分析 学生会对事物进行一般性分析,但缺乏对事物的理性认识能力,自我探究能力还有待提高。只要引导 方法得当,学生可以很快建立起相关概念。 【教学目标】 1.知识与技能 1)能通过技术试验分析影响结构的稳定性和强度的因素,并写出试验报告或总结。 2)理解结构与功能的关系。 2.过程与方法 通过讲授、试验、分析总结出影响结构稳定性和强度的几个主要因素,并写出试验报告。理解结构与 功能的关系。 3.情感、态度与价值观 1)通过分析讨论等得到结论,培养学生的探究、实验、分析问题的能力,体验学习乐趣,激发学生 结构探究兴趣和欲望,渗透安全教育、德育教育。 2)创新和改进事物的结构,使其更能为百姓服务,体现人文关怀;培养学生探究的思想和意识。 【重点难点】 1.教学重点 影响结构稳定性和结构强度的因素。 2.教学难点 结构稳定性;结构与功能的关系。 【教学资源】 本节课的教学在技术多媒体教室完成。通过试验,幻灯片呈现诸多的图片、实物,借以加深学生对本 节知识的掌握。 生鸡蛋和熟鸡蛋、单脚撑自行车、照相机的三角架、陀螺、不倒翁、啤酒瓶、方木块、A 字形梯等。 【教学方法】直观教学法 【教学过程】
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探究式教学法

一、引入新课: (复习导入) 教师:前一节课我们学习了结构的基本知识,对结构有了初步的认识。大家知道结构是无处不在的, (观看幻灯片)注意观察这些结构,请同学回忆什么是结构? 学生发言:结构是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列。 学生发言:从力学角度来说,结构是指可以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。 教师: (观看幻灯片)来看一下这些图片,在日常生活中,我们时常会看到翻到在地的物体。是什么 原因出现了图上所示的现象?

学生发言:这些物体失去了平衡。 教师:在台风来之前它是稳定的!是什么原因出现了不平衡状态? 学生发言:是台风把它们吹倒了! [引出问题]:那到底什么样的结构是稳定的,什么样的结构又是不稳定的? 第二节 稳固结构的探析 二、新课内容: 结构的稳定性是指结构在负载的作用下,维持原有平衡状态的能力。 台风过后,部分结构却完好无损,这又说明,有的结构稳定,有的结构不稳定。

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想一想: 结构的稳定性与什么因素有关? 填表说明下表中的物体有可能因受哪些力的作用而出现不稳定现象, 并根据你的生活经验, 简要说明原因。 (P012) 物体 广告牌 落地灯 底小口大的空竹篓 受到的外力 重力、风力 重力、撞击力 重力、撞击力 不稳定的主要因素 底座小、重心高、受风面积大 底座小、重心高 底座小、重心高

(一)影响结构稳定性的主要因素: 重心位置的高低 支撑面的大小 结构的形状 [实验探究 1]: 学生拿一本书,让它直立在桌面上,它马上倾倒了,显然,其稳定 性不好。 同样的一本书,把它的下端各书页展开一定的角度,仍旧将它直立 在桌面上,它就能很好的挺立住。 因素一:支撑面积的大小 1. 稳定性与支撑面积的大小有关 支撑面越大越稳定,越小越不稳定。 A.落地电风扇或者宾馆里的落地灯,它们都有一个比较大的底座。 [引导学生得出结论]:结构的底座,结构与地 面接触所形成的支撑面大,稳定。 B:为什么大坝的横截面总是建成梯形? 生:思考回答 师:大坝需要承受很大的力的作用,如自身的重力,水的冲击力、压力等等,要起到防洪的作用,大坝必 须要求非常稳固。大坝建成梯形,增大了与地面接触所 形成的支撑面,支撑面越大 越坚实,稳定性就越好。 C.为什么许多 课桌椅的支 撑脚要做成往外倾斜? 生:思考回答 师:这是为了进一步增大与 地面接触所形成的支撑面积,增加稳定性。从而引导 学生得出结论:结构的稳定性与支撑面积大小有关。 注意: 支撑面≠接触面。 (接触面是物体与地面接触形 成的面。支撑面是物体与地面接触形成支撑点的连线
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与地面构成的面。 ) [实验探究 2]:显示落地扇的图片 师:落地扇为什么不易倾倒? 生:思考回答 师:落地扇的底座采用较重的材料,风扇比底座轻很多,使落地扇的重心降低。 因素二:重心位置 2.结构的稳定性与重心位置有关。 物体重心越低,越稳定。 A.不倒翁为什么不倒?如果在它脖子上挂上一定数量的铁环,它还会不倒吗? 师:研究不倒翁的结构,发现不倒翁的重心很低,就在它与地面的接触点上,所以不倒,如果往它的脖子 挂上铁环,它的重心位置升高了,当铁环达到一定数量时,不倒翁就不在是不倒翁了。 [引导学生得出结论]:重心的高低影响结构的稳定性。重心越低,稳定性越好;重心越高,稳定性越差。 B.以前的农作物个子高,遭遇暴风骤雨容易倾覆,造成减产;现在的农作物普遍个子矮。就是利用了重心 低结构稳定的原理。 C.屏幕显示比萨斜塔的图片,比萨斜塔为什么不倒塌?(简单介绍比萨斜塔。 ) 比萨斜塔(Campanile di Pisa)其实是比萨教堂(Duomo)的一部份,整座教堂建筑分为主教堂、洗礼堂与 钟楼三大部份。主教堂采用了拉丁十字架式,有些设计高雅别致的柱子作装饰;教堂的正面是洗礼堂,紧 接著教堂而兴建;在后方有一罗马式的建筑,其圆顶部份是在百多年后才兴建的,采歌德式的设计,像是 一个圆球上的圆锥体,十分独特。 据说,大约在 10 纪,比萨王国打了一次胜仗,掠获了大批财宝。为了炫耀功绩,大公决定建筑一座 大教堂,在教堂旁边修一个钟塔。钟塔建到三层时就发现向南倾斜,被迫停工。94 年之后,比萨人建塔之 心不死,找来著名工程师皮萨诺反复测量,证实此塔虽斜,但无倒塌之虞;便又继续修建并把每层南面的 柱子略微加高一点。比萨斜塔离大教堂 20 多米,本是大教堂的钟楼,外观呈圆柱形,是由白色大理石砌 成。 据说比萨斜塔是用比萨舰队运来的六艘战利品建成的。根据塔基上的碑文记载,它从 1174 年始建, 1350 年竣工,经历了 176 年。但由于塔身过重,地质松软,因此塔身仍以每年 1.25 毫米的速度向南倾斜。 到 1999 年 1 月,塔顶比中轴线偏斜已达 4.8 米。意大利当局为了拯救斜塔,已向全世界广泛征求保护方 案,同时在塔的北侧加压了 830 吨的铅块,并在塔身的三分之一处加了一圈铜缆,向北牵拉固定。不过斜 有斜的好处,每天为“斜”而来的参观者多达 10 余万人,扔下大把大把的银子。如果它是一座正塔,比萨就 不会有今天的风光,也就不会有这么多便宜可占了。 比萨斜塔高 54.5 米,直径 16 米,重约 1.4 万吨。斜塔共有八层,除底层和顶层有所不同外,其余六 层结构完全一样。斜塔底层有 15 根圆柱,中间六层各有 31 根圆柱,顶层 12 根。沿石柱有宽 4 米的环行 走道。斜塔每层都有拱门,总共有 213 个,斜塔底层墙壁上刻有浮雕,顶层有钟亭。塔内有螺旋台阶 294 级,供游人登塔,远眺全城风光。 比萨斜塔是世界建筑史上的一大奇迹。由于塔身压力过重和地质松软,南面的地基比北面约低 2 米。 在施工期间塔身既出现轻微倾斜,随着工程的进度,倾斜度不断增加。到塔身建到第三层时,可明显看出
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倾斜,曾一度停工。一百多年以后,经工程师托马索· 皮萨诺精心测量和计算,证明比萨斜塔虽倾斜,但不 会倒塌,使工程继续按原设计继续施工,直到竣工。 比萨斜塔位于意大利中部比萨古城内的教堂广场上,是一组古罗马建筑群中的钟楼,这座堪称世界 建筑史奇迹的斜塔,不仅以它“斜而不倒”闻名天下,还因为 1590 年,意大利的伟大科学家伽俐略,曾在斜 塔的顶层做过自由落体运动的实验,让两个重量相差 10 倍的铁球,同时从塔顶落下,结果,两球同时着 地,一举推翻了束缚人们思想近 2000 年的希腊著名学者亚里士多德关于重量不同的物体其下落的速度也 不相同的“物体下落速度与重量成正比”的理论。 伽俐略开创了实验物理的新时代, 被人们称为“近代科学之 父”,而他用来做实验的斜塔也因而更加遐迩闻名。

通过分析长方体重心的垂线位置与稳定性示意图,使学生容易理解,比萨斜塔不倒的原因是它的重心 所在点的垂线落在塔的底面的范围内。当塔倾斜到一定程度,重心的垂线不再落在塔的底面时,塔就会倾 倒。 [引导学生得出结论]:结构的稳定性与重心位置有关。 结构重心的位置:结构重心所在点的垂线是否落在结构底面的范围内,落在就是 稳定的,没有就是不稳定的。 例如:一摞书,整齐放置时的稳如泰山;另一种放法:每本都往一边慢慢往外放 置,到一定程度时一摞书就全倒 小 资 斜 州 古 方 向 塔 建 终 斜 苏 州 虎丘塔高 47.7 米,比意大利比萨 了。 料(中国的 塔) 辽宁瑞 : 塔,现存塔身高 10 米,塔身向东北 倾斜 12 度,塔尖水平位移 1.7 米。该 成之后虽几经地震与洪水破坏,却始 而不倒,堪称奇迹。 的虎丘塔 斜塔矮 6 米;塔尖偏离中心 2.34 米,

是比萨塔的一半;虎丘塔建于 961 年,比比萨塔早完工 390 年。因为地基不牢,重 6000 吨的塔便倾向土 堆的一边。
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3、结构的稳定性与它的几何形状有关。 A、A 字形梯为什么载人时能够保持稳定?如果没有梯子中间的拉杆将会怎么样? 生:思考回答 师:一般情况下,梯子打开的时候,梯面与地面组 就能站得稳。当连接两个梯面的横杆拉直时,两个 与横杆构成了稳定的三角形,这就进一步加强了梯 子能承受人体的压力。如果没有梯子中间的拉杆, 稳定。 B、 照相机的支撑架为什么常使用三脚架而不用其他 生:思考回答 师:分析,因为三角支架与地面有三个接触点,形成的三角形结构使照相机的支撑架更容易稳定。 师:通过上面的分析,我们知道,结构的稳定性与它的几何形状有关。 补充(三角形稳定性的应用) :建筑中广泛运用了三角形的稳定性。房子、桥梁的桁架大多都是由多个三 角形构成的;钢架结构的十字梁同样是运用这一原理,在四边形的框架中用两条杆件作对角线,形成多个 三角形,既节省了材料,减轻了结构的质量,又有效地加强了结构的强度和稳定性。十字钢梁也是建筑中 常用的构件,如在高压输电的铁塔、悬索桥的塔架,以及摩天大楼钢架结构中都被普遍地采用。 [案例分析]:静止状态的单车如何保持稳定(课本:P14) (1)双腿支撑 (2)单腿支撑 探究 1.调整单脚支撑位置,研究何时最易倒下,何时 最平衡?自行车骑起来时, 只有两个支撑点, 为 什么不会倒下呢? [试验 ]:学生骑自行车 [教师讲述]: 在静止情况下, 自行车本身不能自我平衡, 需要加一支撑脚。 当由骑车人和自行车构成一个 系 统时,系统动起来之后,骑车人为系统注入动力,从而在自行车前进的时候,通过人的不断调节,自行车 和骑车人与 地面垂直, 使自行车的 重心落在车 轮与地面接 触的面积 内。因此, 在没有明显 的外力干涉 时,这一动
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成三角形,梯子本身 梯面的上半部分就 子的稳定性,保证梯 载人时就不能保持

形状?

态系统能够表现出一种稳定。 2.走钢丝的人为什么要拿一条长棒? 3.静止状态下陀螺会倾倒,而当它高速旋转时却可以立起来?

注意:运动状态下与静止状态下物体的稳定条件有所不同。 这个谜,直到本世纪八十年代初才解开。一位美国的物理系研究生,通过电脑进行复杂的运算,终于 从理论上解决了。问题就出在旋转速度和摩擦上了。陀螺在旋转起来时,支持点周围也不免与支持面(桌 面)产生摩擦,而这种旋转的物体总是使运动趋向于摩擦更小的状态。当陀螺摇摇晃晃地立起来,终于使 一个尖端着地时,就逐渐达到了支持点面积最小,稳定旋转的状态,水平的能量转化成为绕对称轴旋转的 动作。当然,由于摩擦,它的转速又会慢慢减小。然后开始摇晃,最后,倒下来,因为这时它要趋向重心 更低,更稳定的状态。(陀螺效应:凡是高速旋转的物体,都有一种使转动轴保持不变的能力,这种能力使

得陀螺即使在不平的支持面上转动也不会倒下。教师演示滚动的硬币不倒,转动的陀螺不倒的演示试验。 所以一旦自行车运动起来后,转动的车轮也具备这种能力,这种能力使得自行车即使发生了倾斜,也能自 动地把自行车调整过来,这就是自行车不倒的原因。)
马上行动:摩托车的支撑架(课本:P14) [教师总结]:运动状态下与静止状态下物体的稳定条件有所不同。结构的稳定性在日常生活中有着广泛的 应用,一方面人们利用稳定的结构抵抗外力、承受负载,另一方面又利用不稳定的结构实现某些功能。 拓展:不 稳定的结 构应用 学生举 例:如移 动门、折 叠椅等 等。 1.倒置 的啤酒瓶可以预报地震。 2.在打水的桶口边挂一重物,在水面时能自动翻倒打水。 [学生快速阅读案例]: 虎丘是苏州两千五百仓桑的见证。高高耸立在山顶的虎丘塔已 经成了苏州的标志。 虎丘斜塔日益著名,并且因为它和吴王墓扑朔迷离的关系令科 学家和游客兴致倍增。 到了公元 1512 年,唐伯虎、王鏊等人因池水干涸,发现墓门, 留下石刻。1955 年人民政府清理剑池时确时找到了一条长约 10 米 的石胡同,尽头呈喇叭状,容四人并立,并有一横三竖四块青石琢
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成的长方形石板,显然均为人工所为。根据墓门的形制和朝向,完全符合春秋战国时期的墓制。因此推测 可能为吴王墓。但因墓恰巧在塔底下,且规模宏大,一旦开挖必影响塔,因而作罢,未打开墓门,留下千 古之谜。现在的情况是虎丘后山为土堆砌,前山为巨石,因而推测后山为人工所堆。如果是这样,就和虎 丘塔的倾斜有关。因为地基不牢,重 6000 吨的塔便倾向土堆的一边。所以,我们不妨认为,是吴王墓的 建造引起了虎丘塔的倾斜,而虎丘塔的倾斜又保护了底下的吴王墓,使之不能开挖,成了一只真正保护吴 王墓的白虎。就就是塔与墓两个重要古迹之间的关系。 虎丘塔是全国重点文物保护单位。虎丘塔高 47.7 米,比意大利比萨斜塔矮 6 米;塔尖偏离中心 2.34 米,是比萨塔的一半;虎丘塔建于 961 年,比比萨塔早完工 390 年。请大家注意右侧塔身呈弧型曲线。因 此,由此推测,和意大利比萨塔一样,虎丘塔在建塔时就开始倾斜。最后一层塔似乎偏向左边,这是因为 1638 年遭雷击失火烧毁,重建时为改变重心、纠正倾斜的结果。 我们知道,与虎丘塔同期的杭州雷峰塔在三十年代倒塌。到五十年代,虎丘塔岌岌可危,不仅倾斜 严重,而且周身裂缝遍布,最宽处达 80 厘米。1956 年采用铁箍 喷浆法,如箍桶一般,每层塔内用钢筋箍起来,地基灌浇水泥, 有效地消除了裂缝。关于 56 年修塔,有一段有趣的历史。当年开 会讨论修塔方案时,有一老工人坐在墙角微微地笑,主持会议的 人见他胸有成竹的样子,便请他发言。老工人再三推辞后,终于 提出了箍桶匠修桶的原理和方案,引起全场哄堂大笑。此事便搁 浅。不久,来了一位苏联专家。看完虎丘塔下山路上,陪同人员 讲了上面这段故事,苏联专家十分感兴趣,重又上山,于是外国 专家发的话,便开始具体制定修塔方案。 1981 年开始用五年时间加固地基。在塔基下人工打 44 个孔, 灌钢筋水泥, 44 个桩下做水泥壳体, 在 地下防水, 更换部分砖体, 制止了塔身的继续倾斜。 [学生分组讨论]:为什么倾斜而不倒塌?(其重心向地面引垂线仍旧落在底座范围内) 补充:比萨斜塔 [练习]: (1)在拥挤的公共汽车上已没有座位,你必须站着,而扶手你让给了旁边的老人,你在公共汽车上要如何才 能保持自己的没摔倒? 人的身体的稳定性取决于支撑面的大小和人体姿势重心的高低, 在一定范围内,两脚分得越开,则重心越低,支撑面变大,越稳定! (2)货物应尽量放在船舱里还是甲板上?为什么? (3) 在我国四川的广汉三星堆出土的器具有许多都是尖底的。怎么摆 放才稳定呢? (4) P023 页第 1 题 教师:要提高这种篮球架的稳定性可以怎么做? 学生发言:在篮球底座上加些比较重的石板之类的重物。
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教师:这是出于什么原因呢? 学生发言:是为了使篮球架的重心向后偏移,重心所在点的垂线落在结构底面的范围内,达到结构稳定的 基本条件。 教师:还有什么方法吗? 学生发言:可以增大底座与地面的接触面,这样也可以使重心所在点的垂线落在结构底面的范围内。 教师:但我们在日常生活中没有发现这样做的,为什么呢? 如果这样做了,大家想一想,运动员在跑动时候,很可能就会撞到支架上去了是吧?所以我们在设计的时 候还不要忘记要考虑人机关系。 [分析]:关于增大支撑面提高稳定性不够现实,教师重点讲解,上升到在进行设计的时候别忽略了人机关 系 案例分析: 生活中有这样的情况,人坐在一只小板凳上,用力摇几下,板凳就坏了,人也摔倒在地上。人踩在窗 户的防盗网上擦玻璃,防盗网合金条的焊接处断裂,险些酿成大祸。 问题: 根据你的理解,结合教材,上述情况是什么原因造成的? (学生回答) 教师总结:这是由于板凳、防盗网没有能够承受住人的重力所造成的后果。我们说它们不结实,板凳和防 盗网合金条的焊接处不结实,板凳和防盗网的结构不能够抵抗外力---人的重力---所造成的对它们的破 坏。 那我们如何来评价这条板凳、这个防盗网呢?我们就要用到我们今天学习的内容:强度。 (二)结构的强度 这条板凳、这个防盗网的强度是怎样的,也就是指它受到外力作用的情况下,它不被外力破坏的能力 如何。 所以说结构的强度是指:结构具有的抵抗被外力破坏的能力。 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。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。(通过例子让学生有感性的认识,不必要进行深入分析) 应力和强度的关系: 这只是我们一个笼统的说法, 我们如何来衡量一件东西的强度呢。 那就要用到我们以前学习的应力的知识。 马上行动: 根据你的生活经验填写下表:

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事件 分别在一根竹竿和一根同 样尺寸的脆性塑料杆上不断 加挂相同质量的重物 沿着垂直于重心线的方向 撞击一根完整的钢管与用同 样的方法撞击一根中间有焊 接缝的钢管 1.影响结构强度的主要因素 ①完成课本 P17 页案例 ②学生回答

结果 竹竿比脆性塑料杆能挂更 多的重物而不会断裂 中间有焊接缝的钢管受到 撞击时容易损坏

原因 不同材料的抗拉性能不同

因为有连接点

③由学生的回答,引导学生得出影响结构强度的几个主要因素。 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。 1)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: (1)结构的形状:

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①三角形形状。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。 展示幻灯片,通过钻石的例子进行分析。金刚石分子为四面体,每个四面体有四个角、四个面,且每个面 为三角形。 钻石的结构(难以置信的强度)

②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。

小实验:P019 (2)因素 2:使用的材料 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
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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。) (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。 马上行动 (1) .对一个用 4 根小木条钉成的相片框,使它更牢固的做法是 什么? 可用直角铁片固定在 连接处的背面。 (2) .在自行车各部件之间 的连接中,三角架属于 _______________连接;刹 车连杆之间属于 _______________连接;辐 条与钢圈之间属于 _______________连接。 三角架属于刚连接;刹

车连杆之间属于铰连接;辐条于钢圈之间属于铰连接。 (3) .比较左图中同一结构的几种连接方式,请预言哪种连接方式的强度更 好。 左边的榫卯连接的强度较大,上下、左右、前后各方向都被牢牢固定住,所以强度较大。

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中间的连接方式钉子连接强度最小,钉子是从侧面钉进去的,中间的横梁不能承受较重物体的压力为剪切 力,容易造成连接处断裂,所以强度最小。 第三种是钉子连接,但当上端受压力时,连接处受的是压力,因为没有榫接打孔影响结构,所以强度最大。 探究:p020 1.为什么矿泉水瓶表面上有若干凸起的横向纹路,它的作用是什么? 一是增加瓶子的强度,受力不容易变形; 二是增大瓶子与手之间的摩擦力。 三是三是既有利于承受较大的负载,造型又美观大方。 3.观察空调压缩机在户外墙上的固定,它是通过什么方法加强牢固程度的?能否只 壁挂式方法固定,为什么? 分体式空调器的室外机自身重力比较大,在户外固定一般采用铁架支撑的方式。若 用壁挂的方式,打入墙体的膨胀螺钉的强度和墙体的强度都不足以承受室外机的重 力,最后出现断裂以至于脱落。 (三) 、结构与功能: 结构不仅是事物存在的一种形式, 而且对事物的功能和 作用产生着直接的影响,结构的改变可能导致功能的变化。 (展示各种自行车的图片) 采 用

讨论对于自行车还有什么改进。 P021 马上行动:列举生产生活中结构改变导致功能改变的 事例,并加以说明。 轮船在水面上航行,把所有船舱 封闭起来,再设有可控制进出水的水 箱,就可以在水下航行,成为潜水艇。 把飞机脚下安上浮筒,可成为水上飞 机。生活中结构改变导致够能够改变 的事例太多太多。床用沙发、MP3 手 机 等 等。 课 后 练 习: 阅读、探究。 壁挂式书架 这种书架可以做成上拉式,也可以做成下撑式。如下图。这两种情况受力是不一样的,上拉式的拉杆 是受拉,底板受压;下撑式的斜撑是受压,底板则受拉。
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小结: 一、结构的稳定性 影响结构稳定性的三个因 状 二、结构的强度 影响结构强度的三因素:结构的形 状、结构的材料与连接 三、结构与功能 反思: 在讲陀螺旋转时,引入硬币沿竖直轴竖直旋转和滚动沿垂直硬币面的轴运动,有利于更好理解自行车 运动时的平衡和陀螺旋转。 素:重心位置、支撑面积的大小和 结构的形

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