第一篇：第一單元結(jié)構(gòu)與設(shè)計一常見結(jié)構(gòu)的認(rèn)識教學(xué)設(shè)計

第一單元：結(jié)構(gòu)與設(shè)計

常見結(jié)構(gòu)的認(rèn)識

世界上任何事物都存在結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)多種多樣且決定著事物存在的性質(zhì)。本節(jié)內(nèi)容通過放映蜂窩、鷹的身體等結(jié)構(gòu)圖，通過對自然界中形形色色的結(jié)構(gòu)的分析和研究,使學(xué)生明白“結(jié)構(gòu)是指事物的各個組成部分之間的有序搭配和排列”。要讓學(xué)生知道為什么要學(xué)習(xí)“結(jié)構(gòu)與設(shè)計”，自然界中形形色色的結(jié)構(gòu)給了人們無限的創(chuàng)造靈感和啟示。人們將其成果應(yīng)用到技術(shù)領(lǐng)域,是為了更好地服務(wù)于人類。本課時還要講解構(gòu)件的基本受力形式：拉力、壓力、剪切力、扭轉(zhuǎn)力和彎曲力，講解應(yīng)力概念。從認(rèn)識常見的結(jié)構(gòu)開始，通過學(xué)生熟悉的事例，展開技術(shù)視野中的力與結(jié)構(gòu)討論。讓學(xué)生進(jìn)行壓力試驗，如比較不同形狀的紙板承受壓力的大小試驗、雞蛋或乒乓球承壓試驗等，通過有趣的小試驗，強(qiáng)化對不同類型結(jié)構(gòu)的特點的理解。不要求學(xué)生作進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)受力分析，不要求畫結(jié)構(gòu)的受力圖。

教學(xué)重點是結(jié)構(gòu)概念，教學(xué)難點是學(xué)生對應(yīng)力概念的理解。教學(xué)目標(biāo)：

1、了解結(jié)構(gòu)的含義。

2、從力學(xué)的角度了解結(jié)構(gòu)的概念。

3、了解結(jié)構(gòu)的類型，能對簡單的結(jié)構(gòu)實例進(jìn)行分類。

4、通過學(xué)習(xí)“鷹眼與導(dǎo)彈跟蹤系統(tǒng)”等案例，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)激情和興趣。課時安排：2課時。

教學(xué)過程：

一、無處不在的結(jié)構(gòu)：

引導(dǎo)學(xué)生觀察結(jié)構(gòu)圖，分析蜂窩、鷹的身體的結(jié)構(gòu)。要求學(xué)生說出蜂窩、鷹的身體結(jié)構(gòu)的優(yōu)點在哪里。

1、結(jié)構(gòu)的含義

結(jié)構(gòu)是指事物內(nèi)部的組成、排列及其相互之間的關(guān)系。在技術(shù)領(lǐng)域，結(jié)構(gòu)是指物體的各組成部分之間的搭配和排列，確定的搭配和排列決定了物體的性質(zhì)和形態(tài)。結(jié)構(gòu)的各組成部分，通常稱為構(gòu)件。例：人體結(jié)構(gòu)，分子結(jié)構(gòu)，階級結(jié)構(gòu)，文章的結(jié)構(gòu)，汽車結(jié)構(gòu)，桌子結(jié)構(gòu)，地球結(jié)構(gòu)等。

結(jié)構(gòu)的本質(zhì)：物體會受到各種各樣的力，結(jié)構(gòu)是可承受一定力的架構(gòu)形態(tài)，可用來抵抗引起形態(tài)和大小改變的力。簡單地說，結(jié)構(gòu)是為了承受力和抵抗變形，這便是結(jié)構(gòu)的本質(zhì)。

讓學(xué)生閱讀案例：

鷹眼與導(dǎo)彈跟蹤系統(tǒng)。

讓學(xué)生思考：

⑴閱讀案例以后，你最想說的是什么？ ⑵為什么要研究結(jié)構(gòu)？

2、為什么要學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)？

系統(tǒng)的功能對其結(jié)構(gòu)有著絕對的依賴性。所以有人說，結(jié)構(gòu)不僅是事物存在的形式，更是事物特性的依據(jù)。

在自然界，相同的物質(zhì)，不同的結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出不同特性的現(xiàn)象處處可見。

⑴同樣是水，有液態(tài)、氣態(tài)、固態(tài)；

⑵同樣是碳，但有最硬的固體金剛石和最軟的固體石墨存在； ⑶化學(xué)有機(jī)物結(jié)構(gòu)不同性質(zhì)不同（色素）；

⑷同樣的六個字“這個人表現(xiàn)好”“這個人好表現(xiàn)”，但因排列不同，就形成了一褒一貶；

⑸用同樣的材料，做出的結(jié)構(gòu)不同的小板凳就會有不同的特性，有的穩(wěn)，有的不穩(wěn)； ⑹各種材料組成結(jié)構(gòu)可以使“死的”材料變成“活的”機(jī)器。如：發(fā)動機(jī)、電子計算機(jī)??

結(jié)構(gòu)不合理就會產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，如橋斷、屋塌??所以我們應(yīng)學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)，將來去創(chuàng)造結(jié)構(gòu)。

3、什么是工程結(jié)構(gòu)？

工程結(jié)構(gòu)是指能承受和傳遞外加載荷的承力系統(tǒng)，包括桿、板、殼等構(gòu)件及其組合體。也就是說，工程結(jié)構(gòu)可以是單個的構(gòu)件，如：一根桿，一塊板，一條繩，也可以是一個由不同構(gòu)件組合起來的組合體。如：一座橋，一張桌子，一架飛機(jī)等，它們都可以叫做工程結(jié)構(gòu)。技術(shù)課主要研究工程結(jié)構(gòu)，簡稱結(jié)構(gòu)。

4、幾個重要概念

⑴鉸接：桁架全由三角形組成，接頭全為旋轉(zhuǎn)接頭，稱為鉸接。

⑵架構(gòu)：物體的主體框架與構(gòu)造形式。

⑶構(gòu)件：組成結(jié)構(gòu)的各組成部分?？梢允且粋€零件，也可以是多個零件的組合。

二、結(jié)構(gòu)與力

從力學(xué)角度來說，結(jié)構(gòu)是指可承受一定力的架構(gòu)形態(tài)，它可以抵抗能引起形狀和大小改變的力。

當(dāng)一個結(jié)構(gòu)受到外力作用時，內(nèi)部各質(zhì)點之間的相互作用會發(fā)生改變，產(chǎn)生一種抵抗的力，稱為內(nèi)力。應(yīng)力是構(gòu)件的單位橫截面上所產(chǎn)生的內(nèi)力。當(dāng)應(yīng)力達(dá)到某一極限時，結(jié)構(gòu)就會遭到破壞。

（一）受力形式

工程結(jié)構(gòu)承受的外力有各種各樣，但以它們對結(jié)構(gòu)的影響來說，主要有以下幾種。

1、拉力：結(jié)構(gòu)承受拉伸時，作用在結(jié)構(gòu)（經(jīng)常稱為拉桿）上的力是一對方向相反，作用線與拉桿軸線重合的集中力，方向背離桿的底面。其受力實例是吊車的吊繩。

2、壓力：結(jié)構(gòu)承受壓縮時，作用在結(jié)構(gòu)（習(xí)慣上稱為壓桿）上的力是一對方向相反，作用線與壓桿軸線重合的集中力，方向指向桿的底面。如液壓機(jī)的頂桿工作時就是受壓。

3、剪力：結(jié)構(gòu)在受剪切時，結(jié)構(gòu)所承受的力是分別作用在構(gòu)件相對的兩個面上，方向相反，作用線錯開微小距離的兩個平行力。連接剪刀兩個部分的銷釘在剪刀工作時就是承受的剪切力，其受力模型如圖。

4、扭轉(zhuǎn)力：承受扭轉(zhuǎn)的構(gòu)件一般都稱為軸。它承受的外力是一對作用在軸兩端面內(nèi)，轉(zhuǎn)向相反的力偶矩。

5、彎曲力：承受彎曲載荷的構(gòu)件，一般稱為梁。梁在承受彎曲時，受力情況比較復(fù)雜，其中一種載荷叫做彎矩。它是作用在過梁的軸線且與橫截面垂直的平面內(nèi)的力偶矩。其作用力是使梁產(chǎn)生彎曲變形。

（二）結(jié)構(gòu)受載荷實例：

任何結(jié)構(gòu)承受的外載荷，都是拉、壓、剪、扭、彎中的一種或幾種的組合。工程結(jié)構(gòu)的主要功能就是承受和傳遞各種形式的外載荷，保證結(jié)構(gòu)的可靠工作。

1、秋千的吊索，主要承受拉力；

2、橋梁的橋墩，主要承受壓力；

3、連接齒輪和軸的鍵，主要承受剪力；

4、汽車方向盤的軸，主要承受扭力；

5、單杠的杠體（上面的橫杠），主要受彎力；

6、吊扇旋轉(zhuǎn)，吊桿主要受扭力和拉力；

為了保證結(jié)構(gòu)的正常工作，這些構(gòu)件必須有對于主要載荷的足夠的承載能力。這是結(jié)構(gòu)設(shè)計中必須考慮的重要問題。

（三）典型結(jié)構(gòu)分析

1、單杠結(jié)構(gòu)分析

⑴各部分名稱：杠體，立柱和拉桿。（為什么做成這樣的結(jié)構(gòu)？）

⑵杠體的受力與變形：杠體總是朝著人體所在的瞬間位置的方向上發(fā)生彎曲?！獜澢?/p>

⑶立柱、拉桿的受力與變形：

立柱：靜止時受壓力；當(dāng)人在運動時，對立柱產(chǎn)生彎矩M，使立柱彎曲變形?！鯓幼霾拍鼙３謫胃芊€(wěn)定？

拉桿：人在運動時，拉桿起到輔助立柱抗變形作用。

2、棚室屋架結(jié)構(gòu)分析 ⑴棚室荷載與立柱受力：永久性荷載（不隨時間變化而變化的荷載）和可變性荷載（隨情況變化而變化的荷載）。

⑵梁的受力：梁的上部，受壓力，材料被擠壓；下部，受張力，材料被拉伸。防止彎曲變形大的方法：增加支撐點。

⑶拱結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

拱結(jié)構(gòu)：中間高四周低，呈弧形的曲面。

應(yīng)用：在跨度較大的情況下，建筑物多采用拱結(jié)構(gòu)。這樣的結(jié)構(gòu)既有利于承載，又美觀。

三、常見結(jié)構(gòu)的類型（從力學(xué)的架構(gòu)與形態(tài)考慮）

1、實心結(jié)構(gòu)

⑴實心結(jié)構(gòu)通常是指結(jié)構(gòu)體本身是實心的結(jié)構(gòu)。房屋的墻體、水庫的大壩、古代的城墻等，都屬于實心結(jié)構(gòu)。

⑵幾何特征及受力：幾何外形簡單，通常有桿（柱）、板、體等之分。它的受力特點是能承受較大的力，外力分布在整個體積中。

2、框架結(jié)構(gòu)

⑴框架結(jié)構(gòu)通常是指結(jié)構(gòu)體由細(xì)長的構(gòu)件組成的結(jié)構(gòu)。教室的門窗常用木框架，蔬菜大棚的棚體、建筑用腳手架、輸電鐵塔等都是框架結(jié)構(gòu)。

⑵組成：由梁、柱、桿、管等組成，也有用板件組成的。這里的桿或板，可以是實心的，也可以是管材。

⑶幾何特征及受力：幾何外形較為復(fù)雜，其特點是支撐空間而不充滿空間，能承受垂直和水平荷載。依據(jù)功能和使用條件的不同，可以設(shè)置成不同框架的組合。

3、殼體結(jié)構(gòu)

⑴常見物品：飲水杯、文具盒、裝甲車、油罐、雞蛋、西瓜??

⑵結(jié)構(gòu)特征：殼體內(nèi)空時，受力合理、形態(tài)穩(wěn)定。殼的幾何形狀有折線式（方形、長方形、多邊形）的、圓弧形的和拱形的等。

⑶受力特點：殼受沖擊力時，外力由弧面整體分擔(dān)承受，抵抗變形。

4、組合結(jié)構(gòu)

⑴在日常生活中我們常見的結(jié)構(gòu)大部分都是組合結(jié)構(gòu)，如：大壩都是拱形和實心結(jié)構(gòu)的組合體；圓頂大廈的頂部都是框架結(jié)構(gòu)和殼體結(jié)構(gòu)的組合（又叫球形空間桁架結(jié)構(gòu)）。

⑵結(jié)構(gòu)的類型種種：纜索結(jié)構(gòu)、桁架結(jié)構(gòu)、空間桁架結(jié)構(gòu)、球形空間桁架結(jié)構(gòu)等。⑶組合結(jié)構(gòu)的受力：復(fù)雜（這是大學(xué)結(jié)構(gòu)力學(xué)將要學(xué)習(xí)的）。

思考、馬上行動、練習(xí)和綜合實踐活動，為學(xué)生學(xué)習(xí)的形成性評價提供了可能，根據(jù)學(xué)生練習(xí)過程中的反饋信息，評價學(xué)生和調(diào)整課堂教學(xué)。

第二篇：《常見結(jié)構(gòu)的認(rèn)識》教學(xué)設(shè)計

通用技術(shù)《技術(shù)與設(shè)計2》

第一節(jié) 常見結(jié)構(gòu)的認(rèn)識

一、教學(xué)內(nèi)容分析

本課時使用的是蘇教版教材，是《技術(shù)與設(shè)計2》第一單元“結(jié)構(gòu)與設(shè)計”的第一節(jié)的第一課時。世界上任何事物都存在結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)多種多樣且決定著事物存在的性質(zhì)。本節(jié)內(nèi)容通過觀看視頻、圖片等方式，對自然界中形形色色的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和研究,使學(xué)生明白“結(jié)構(gòu)是指事物的各個組成部分之間的有序搭配和排列”。要讓學(xué)生知道結(jié)構(gòu)與設(shè)計的重要性，知道自然界中形形色色的結(jié)構(gòu)給了人們無限的創(chuàng)造靈感和啟示。人們將其成果應(yīng)用到技術(shù)領(lǐng)域,是為了更好地服務(wù)于人類。從認(rèn)識常見的結(jié)構(gòu)開始，通過學(xué)生熟悉的事例，主要講解構(gòu)件的基本受力形式：拉力、壓力、剪切力、扭轉(zhuǎn)力和彎曲力，并通過受力情況講解結(jié)構(gòu)的分類。雖然沒有條件讓學(xué)生進(jìn)行壓力試驗，但是生活中的一些實例也可以強(qiáng)化學(xué)生對不同類型結(jié)構(gòu)特點的理解。本節(jié)內(nèi)容不要求學(xué)生作進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)受力分析，也不要求畫結(jié)構(gòu)的受力圖。

二、教學(xué)對象分析

學(xué)生已經(jīng)學(xué)過高中物理的一些力學(xué)課程，應(yīng)該對本章結(jié)構(gòu)問題的學(xué)習(xí)有一定力學(xué)基礎(chǔ)。高中學(xué)生對身邊存在結(jié)構(gòu)有一定的了解，對結(jié)構(gòu)的功能和分類也有一定的基礎(chǔ)，但是不能準(zhǔn)確把握結(jié)構(gòu)的定義。此外，學(xué)生不能準(zhǔn)確地區(qū)分三類結(jié)構(gòu)類型，特別是殼體結(jié)構(gòu)的特點。

三、教學(xué)目標(biāo)

1、知識與技能：

（1）學(xué)生能說出結(jié)構(gòu)的含義；

（2）學(xué)生知道組成結(jié)構(gòu)的構(gòu)件的五種基本受力形式；（3）學(xué)生會判斷生活中物體的結(jié)構(gòu)類型。

2、過程與方法：

通過案例分析引導(dǎo)學(xué)生從力學(xué)的角度上理解結(jié)構(gòu)的涵義和一般分類，能對生活中的結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡單的分類。

3、情感態(tài)度和價值觀：

讓學(xué)生養(yǎng)成注意觀察身邊事物的良好習(xí)慣，激發(fā)探索大自然及人類社會中存在的形態(tài)各異的結(jié)構(gòu)的興趣。結(jié)合學(xué)生生活中的事例來認(rèn)識有關(guān)事物結(jié)構(gòu)的研究對科技創(chuàng)新的影響。

四、教學(xué)重難點

重點：結(jié)構(gòu)與力；結(jié)構(gòu)的類型

難點：從力學(xué)的角度理解結(jié)構(gòu)的涵義，理解不同結(jié)構(gòu)類型在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。通用技術(shù)《技術(shù)與設(shè)計2》

五、教學(xué)策略

（一）教法

在教學(xué)過程中，采用講授法、案例分析、多媒體展示、馬上行動和課堂提問，讓學(xué)生共同討論、分析、交流互動，多種教學(xué)形式交叉和滲透靈活運用，并始終貫穿于整個課堂教學(xué)當(dāng)中。及時讓學(xué)生自主總結(jié)和歸納。

（二）學(xué)法

鼓勵學(xué)生自主探究和合作交流，引導(dǎo)學(xué)生自主觀察、總結(jié)，在與他人的交流中豐富自己的思維方式，獲得不同的體驗，從而引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成自主探究的習(xí)慣。

六、教學(xué)過程

（一）了解結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)普遍存在于自然界和人類創(chuàng)造的各種物體中。

請學(xué)生欣賞幾種自然界的經(jīng)典結(jié)構(gòu)。（圖片展示蜂巢、貝殼、蜘蛛網(wǎng)、蟻巢等，還有文字說明）

師：自然界中形形色色的結(jié)構(gòu)給了人們無限的創(chuàng)造靈感和啟示。人們將其成果應(yīng)用到技術(shù)領(lǐng)域,是為了更好地服務(wù)于人類。

展示圖片：蜂巢——仿生蜂巢輪胎，蒼耳子——尼龍搭扣 【課堂討論】

生產(chǎn)生活中還有哪些產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)是受到自然界事物結(jié)構(gòu)的啟發(fā)而產(chǎn)生的？ 請學(xué)生再欣賞我們先人創(chuàng)造的經(jīng)典結(jié)構(gòu)。展示圖片：長城，應(yīng)縣木塔，趙州橋 【課堂討論】

展示的這些結(jié)構(gòu)有什么特點？

總結(jié)：這些結(jié)構(gòu)都具有一定的形狀，都需要承受外力的作用，在一定范圍內(nèi)都具有抵御引起形狀和大小改變的力。

這就是結(jié)構(gòu)的含義 引出從力學(xué)角度結(jié)構(gòu)的含義：

（二）結(jié)構(gòu)與力

從力學(xué)角度來說，結(jié)構(gòu)是指可承受一定應(yīng)力的物體形態(tài)，它可以抵抗能引起形狀和大小改變的力。

一個較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)由許多不同的部分組成，這種組成部分通常稱為構(gòu)件 展示自行車車輪的構(gòu)件：

自行車的車輪由輻條、輪胎、車圈、氣門等構(gòu)件組成。

師：當(dāng)自行車載重過多時，車胎容易爆裂。從力學(xué)上來說，車胎爆裂的原因是車胎這個構(gòu)件所受壓力過大，即結(jié)構(gòu)的構(gòu)件會受到壓力的作用。

問題：結(jié)構(gòu)的構(gòu)件除了壓力，構(gòu)件還會受到哪些力的作用？ 通用技術(shù)《技術(shù)與設(shè)計2》

構(gòu)件的基本受力形式

分別介紹五種受力形式的特點：（通過圖片展示進(jìn)行案例分析）

1、拉力：

2、壓力：

3、扭曲力：

4、彎曲力：

5、剪切力：

【馬上行動】師生一起完成連線題 思考：

1、秋千的吊索，主要承受

2、橋梁的橋墩，主要承受

3、汽車方向盤的軸，主要承受

4、吊扇旋轉(zhuǎn)，吊桿主要受

5．在奧運會體操比賽的時候，運動員在單杠上做大回環(huán)姿勢時，會使杠體產(chǎn)生（）變形。

【探究活動】比較不同形狀的紙板承受壓力的大小 總結(jié)： 結(jié)構(gòu)不同對力的抵御效果也不同。

（三）結(jié)構(gòu)的類型

根據(jù)物體的結(jié)構(gòu)形態(tài)在受力時承受和傳遞力的方式差別，通常將結(jié)構(gòu)分為： 展示圖片：長城——實心球——埃及法老像

1、實體結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)體本身是實心的結(jié)構(gòu)。

特點：堅固、耐壓抗撞擊

缺點：耗材多、自重大

展示圖片：埃菲爾鐵塔、鳥巢——建筑框架——課桌椅

2、框架結(jié)構(gòu)：通常是指結(jié)構(gòu)體由細(xì)長的構(gòu)件（梁、柱、桿、管??）組成的結(jié)構(gòu)。

特點：結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、抗壓抗拉 缺點：構(gòu)件損害對整體有嚴(yán)重影響

展示圖片：龜殼——拜占庭式建筑圓頂——蒙古包、帳篷

3、殼體結(jié)構(gòu)：通常是指層狀曲面的結(jié)構(gòu)。特點：空間大、抗上壓、受力均勻 缺點：制作難度大

師：三種結(jié)構(gòu)各有優(yōu)缺點，設(shè)計結(jié)構(gòu)時要揚長避短。在生產(chǎn)和生活實際中，很多物體的結(jié)構(gòu)是由兩種或兩種以上的基本結(jié)構(gòu)類型組合而成的?！抉R上行動】指出表內(nèi)所列物體的結(jié)構(gòu)類型 通用技術(shù)《技術(shù)與設(shè)計2》

【活動】20張相同撲克牌（撲克牌不能折）進(jìn)行搭建一個結(jié)構(gòu)，搭建完成保持10秒穩(wěn)定，挑戰(zhàn)一下最大高度。

師：好多學(xué)生用三角形結(jié)構(gòu)，三角形這個形狀穩(wěn)定性好，強(qiáng)度也大，穩(wěn)定性和強(qiáng)度是我們下節(jié)課要探究的結(jié)構(gòu)的性質(zhì)。

（四）課堂小結(jié)

1、結(jié)構(gòu)是指可承受一定力的架構(gòu)形態(tài)。結(jié)構(gòu)構(gòu)件的基本受力有拉力、壓力、剪切力、扭轉(zhuǎn)力和彎曲力。

2、結(jié)構(gòu)類型主要有：實體結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)和殼體結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)實生活中的結(jié)構(gòu)更多的是若干結(jié)構(gòu)類型的組合。

教學(xué)反思

本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，一定要切合學(xué)生的生活經(jīng)驗，這樣才能引起學(xué)生的共鳴，活躍課堂氣氛，才能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和對后面學(xué)習(xí)內(nèi)容的興趣。比如蜂巢和貝殼結(jié)構(gòu)等案例，得出事物的結(jié)構(gòu)是人類思維的源泉。引導(dǎo)學(xué)生注意結(jié)構(gòu)有形態(tài)和承受力。本節(jié)課主要通過圖片等資料邊看邊分析讓學(xué)生對結(jié)構(gòu)有一定的認(rèn)識，通過問題分析讓學(xué)生從力學(xué)的角度理解結(jié)構(gòu)的概念，掌握結(jié)構(gòu)的基本受力形式以及對不同類型的結(jié)構(gòu)特點的理解。

第三篇：常見結(jié)構(gòu)的認(rèn)識教學(xué)設(shè)計

一常見結(jié)構(gòu)的認(rèn)識教學(xué)設(shè)計 奉化市教師進(jìn)修學(xué)校 黃育稼

世界上任何事物都存在結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)多種多樣且決定著事物存在的性質(zhì)。本節(jié)內(nèi)容通過放映蜂窩、鷹的身體等結(jié)構(gòu)圖，通過對自然界中形形色色的結(jié)構(gòu)的分析和研究,使學(xué)生明白“結(jié)構(gòu)是指事物的各個組成部分之間的有序搭配和排列”。要讓學(xué)生知道為什么要學(xué)習(xí)“結(jié)構(gòu)與設(shè)計”，自然界中形形色色的結(jié)構(gòu)給了人們無限的創(chuàng)造靈感和啟示。人們將其成果應(yīng)用到技術(shù)領(lǐng)域,是為了更好地服務(wù)于人類。本課時還要講解構(gòu)件的基本受力形式：拉力、壓力、剪切力、扭轉(zhuǎn)力和彎曲力，講解應(yīng)力概念。從認(rèn)識常見的結(jié)構(gòu)開始，通過學(xué)生熟悉的事例，展開技術(shù)視野中的力與結(jié)構(gòu)討論。讓學(xué)生進(jìn)行壓力試驗，如比較不同形狀的紙板承受壓力的大小試驗、雞蛋或乒乓球承壓試驗等，通過有趣的小試驗，強(qiáng)化對不同類型結(jié)構(gòu)的特點的理解。不要求學(xué)生作進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)受力分析，不要求畫結(jié)構(gòu)的受力圖。教學(xué)重點是結(jié)構(gòu)概念，教學(xué)難點是學(xué)生對應(yīng)力概念的理解。教學(xué)目標(biāo)：

1、了解結(jié)構(gòu)的含義。

2、從力學(xué)的角度了解結(jié)構(gòu)的概念。

3、了解結(jié)構(gòu)的類型，能對簡單的結(jié)構(gòu)實例進(jìn)行分類。

4、通過學(xué)習(xí)“鷹眼與導(dǎo)彈跟蹤系統(tǒng)”等案例，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)激情和興趣。課時安排：2課時。教學(xué)過程：

一、無處不在的結(jié)構(gòu)：

引導(dǎo)學(xué)生觀察結(jié)構(gòu)圖，分析蜂窩、鷹的身體的結(jié)構(gòu)。要求學(xué)生說出蜂窩、鷹的身體結(jié)構(gòu)的優(yōu)點在哪里。

1、結(jié)構(gòu)的含義

結(jié)構(gòu)的本質(zhì)：物體會受到各種各樣的力，結(jié)構(gòu)是可承受一定力的架構(gòu)形態(tài)，可用來抵抗引起形態(tài)和大小改變的力。簡單地說，結(jié)構(gòu)是為了承受力和抵抗變形，這便是結(jié)構(gòu)的本質(zhì)。讓學(xué)生閱讀案例： 鷹眼與導(dǎo)彈跟蹤系統(tǒng)。讓學(xué)生思考：

⑴閱讀案例以后，你最想說的是什么？ ⑵為什么要研究結(jié)構(gòu)？

2、為什么要學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)？

系統(tǒng)的功能對其結(jié)構(gòu)有著絕對的依賴性。所以有人說，結(jié)構(gòu)不僅是事物存在的形式，更是事物特性的依據(jù)。

在自然界，相同的物質(zhì)，不同的結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出不同特性的現(xiàn)象處處可見。⑴同樣是水，有液態(tài)、氣態(tài)、固態(tài)；

⑵同樣是碳，但有最硬的固體金剛石和最軟的固體石墨存在； ⑶化學(xué)有機(jī)物結(jié)構(gòu)不同性質(zhì)不同（色素）； ⑷同樣的六個字“這個人表現(xiàn)好”“這個人好表現(xiàn)”，但因排列不同，就形成了一褒一貶； ⑸用同樣的材料，做出的結(jié)構(gòu)不同的小板凳就會有不同的特性，有的穩(wěn)，有的不穩(wěn)；

⑹各種材料組成結(jié)構(gòu)可以使“死的”材料變成“活的”機(jī)器。如：發(fā)動機(jī)、電子計算機(jī)?? 結(jié)構(gòu)不合理就會產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，如橋斷、屋塌??所以我們應(yīng)學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)，將來去創(chuàng)造結(jié)構(gòu)。

3、什么是工程結(jié)構(gòu)？

工程結(jié)構(gòu)是指能承受和傳遞外加載荷的承力系統(tǒng)，包括桿、板、殼等構(gòu)件及其組合體。也就是說，工程結(jié)構(gòu)可以是單個的構(gòu)件，如：一根桿，一塊板，一條繩，也可以是一個由不同構(gòu)件組合起來的組合體。如：一座橋，一張桌子，一架飛機(jī)等，它們都可以叫做工程結(jié)構(gòu)。技術(shù)課主要研究工程結(jié)構(gòu)，簡稱結(jié)構(gòu)。

4、幾個重要概念

⑴鉸接：桁架全由三角形組成，接頭全為旋轉(zhuǎn)接頭，稱為鉸接。⑵架構(gòu)：物體的主體框架與構(gòu)造形式。

⑶構(gòu)件：組成結(jié)構(gòu)的各組成部分?？梢允且粋€零件，也可以是多個零件的組合。

二、結(jié)構(gòu)與力

從力學(xué)角度來說，結(jié)構(gòu)是指可承受一定力的架構(gòu)形態(tài)，它可以抵抗能引起形狀和大小改變的力。

當(dāng)一個結(jié)構(gòu)受到外力作用時，內(nèi)部各質(zhì)點之間的相互作用會發(fā)生改變，產(chǎn)生一種抵抗的力，稱為內(nèi)力。應(yīng)力是構(gòu)件的單位橫截面上所產(chǎn)生的內(nèi)力。當(dāng)應(yīng)力達(dá)到某一極限時，結(jié)構(gòu)就會遭到破壞。

（一）受力形式

工程結(jié)構(gòu)承受的外力有各種各樣，但以它們對結(jié)構(gòu)的影響來說，主要有以下幾種。

1、拉力：結(jié)構(gòu)承受拉伸時，作用在結(jié)構(gòu)（經(jīng)常稱為拉桿）上的力是一對方向相反，作用線與拉桿軸線重合的集中力，方向背離桿的底面。其受力實例是吊車的吊繩。

2、壓力：結(jié)構(gòu)承受壓縮時，作用在結(jié)構(gòu)（習(xí)慣上稱為壓桿）上的力是一對方向相反，作用線與壓桿軸線重合的集中力，方向指向桿的底面。如液壓機(jī)的頂桿工作時就是受壓。

3、剪力：結(jié)構(gòu)在受剪切時，結(jié)構(gòu)所承受的力是分別作用在構(gòu)件相對的兩個面上，方向相反，作用線錯開微小距離的兩個平行力。連接剪刀兩個部分的銷釘在剪刀工作時就是承受的剪切力，其受力模型如圖。

4、扭轉(zhuǎn)力：承受扭轉(zhuǎn)的構(gòu)件一般都稱為軸。它承受的外力是一對作用在軸兩端面內(nèi)，轉(zhuǎn)向相反的力偶矩。

5、彎曲力：承受彎曲載荷的構(gòu)件，一般稱為梁。梁在承受彎曲時，受力情況比較復(fù)雜，其中一種載荷叫做彎矩。它是作用在過梁的軸線且與橫截面垂直的平面內(nèi)的力偶矩。其作用力是使梁產(chǎn)生彎曲變形。

（二）結(jié)構(gòu)受載荷實例：

任何結(jié)構(gòu)承受的外載荷，都是拉、壓、剪、扭、彎中的一種或幾種的組合。工程結(jié)構(gòu)的主要功能就是承受和傳遞各種形式的外載荷，保證結(jié)構(gòu)的可靠工作。

1、秋千的吊索，主要承受拉力；

2、橋梁的橋墩，主要承受壓力；

3、連接齒輪和軸的鍵，主要承受剪力；

4、汽車方向盤的軸，主要承受扭力；

5、單杠的杠體（上面的橫杠），主要受彎力；

6、吊扇旋轉(zhuǎn)，吊桿主要受扭力和拉力；

為了保證結(jié)構(gòu)的正常工作，這些構(gòu)件必須有對于主要載荷的足夠的承載能力。這是結(jié)構(gòu)設(shè)計中必須考慮的重要問題。

（三）典型結(jié)構(gòu)分析

1、單杠結(jié)構(gòu)分析

⑴各部分名稱：杠體，立柱和拉桿。（為什么做成這樣的結(jié)構(gòu)？）

⑵杠體的受力與變形：杠體總是朝著人體所在的瞬間位置的方向上發(fā)生彎曲?！獜澢?⑶立柱、拉桿的受力與變形：

立柱：靜止時受壓力；當(dāng)人在運動時，對立柱產(chǎn)生彎矩m，使立柱彎曲變形?！鯓幼霾拍鼙３謫胃芊€(wěn)定？ 拉桿：人在運動時，拉桿起到輔助立柱抗變形作用。

2、棚室屋架結(jié)構(gòu)分析

⑴棚室荷載與立柱受力：永久性荷載（不隨時間變化而變化的荷載）和可變性荷載（隨情況變化而變化的荷載）。

⑵梁的受力：梁的上部，受壓力，材料被擠壓；下部，受張力，材料被拉伸。防止彎曲變形大的方法：增加支撐點。⑶拱結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

拱結(jié)構(gòu)：中間高四周低，呈弧形的曲面。

應(yīng)用：在跨度較大的情況下，建筑物多采用拱結(jié)構(gòu)。這樣的結(jié)構(gòu)既有利于承載，又美觀。

三、常見結(jié)構(gòu)的類型（從力學(xué)的架構(gòu)與形態(tài)考慮）

1、實心結(jié)構(gòu)

⑴實心結(jié)構(gòu)通常是指結(jié)構(gòu)體本身是實心的結(jié)構(gòu)。房屋的墻體、水庫的大壩、古代的城墻等，都屬于實心結(jié)構(gòu)。

⑵幾何特征及受力：幾何外形簡單，通常有桿（柱）、板、體等之分。它的受力特點是能承受較大的力，外力分布在整個體積中。

2、框架結(jié)構(gòu)

⑴框架結(jié)構(gòu)通常是指結(jié)構(gòu)體由細(xì)長的構(gòu)件組成的結(jié)構(gòu)。教室的門窗常用木框架，蔬菜大棚的棚體、建筑用腳手架、輸電鐵塔等都是框架結(jié)構(gòu)。

⑵組成：由梁、柱、桿、管等組成，也有用板件組成的。這里的桿或板，可以是實心的，也可以是管材。

⑶幾何特征及受力：幾何外形較為復(fù)雜，其特點是支撐空間而不充滿空間，能承受垂直和水平荷載。依據(jù)功能和使用條件的不同，可以設(shè)置成不同框架的組合。

3、殼體結(jié)構(gòu)

⑴常見物品：飲水杯、文具盒、裝甲車、油罐、雞蛋、西瓜??

⑵結(jié)構(gòu)特征：殼體內(nèi)空時，受力合理、形態(tài)穩(wěn)定。殼的幾何形狀有折線式（方形、長方形、多邊形）的、圓弧形的和拱形的等。

⑶受力特點：殼受沖擊力時，外力由弧面整體分擔(dān)承受，抵抗變形。

4、組合結(jié)構(gòu)

⑴在日常生活中我們常見的結(jié)構(gòu)大部分都是組合結(jié)構(gòu)，如：大壩都是拱形和實心結(jié)構(gòu)的組合體；圓頂大廈的頂部都是框架結(jié)構(gòu)和殼體結(jié)構(gòu)的組合（又叫球形空間桁架結(jié)構(gòu)）。⑵結(jié)構(gòu)的類型種種：纜索結(jié)構(gòu)、桁架結(jié)構(gòu)、空間桁架結(jié)構(gòu)、球形空間桁架結(jié)構(gòu)等。⑶組合結(jié)構(gòu)的受力：復(fù)雜（這是大學(xué)結(jié)構(gòu)力學(xué)將要學(xué)習(xí)的）。

思考、馬上行動、練習(xí)和綜合實踐活動，為學(xué)生學(xué)習(xí)的形成性評價提供了可能，根據(jù)學(xué)生練習(xí)過程中的反饋信息，評價學(xué)生和調(diào)整課堂教學(xué)。

第四篇：《常見結(jié)構(gòu)的認(rèn)識》教學(xué)設(shè)計

通用技術(shù)《技術(shù)與設(shè)計2》

第一節(jié) 常見結(jié)構(gòu)的認(rèn)識

一、教學(xué)內(nèi)容分析

本課時使用的是蘇教版教材，是《技術(shù)與設(shè)計2》第一單元“結(jié)構(gòu)與設(shè)計”的第一節(jié)的第一課時。世界上任何事物都存在結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)多種多樣且決定著事物存在的性質(zhì)。本節(jié)內(nèi)容通過觀看視頻、圖片等方式，對自然界中形形色色的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和研究,使學(xué)生明白“結(jié)構(gòu)是指事物的各個組成部分之間的有序搭配和排列”。要讓學(xué)生知道結(jié)構(gòu)與設(shè)計的重要性，知道自然界中形形色色的結(jié)構(gòu)給了人們無限的創(chuàng)造靈感和啟示。人們將其成果應(yīng)用到技術(shù)領(lǐng)域,是為了更好地服務(wù)于人類。從認(rèn)識常見的結(jié)構(gòu)開始，通過學(xué)生熟悉的事例，主要講解構(gòu)件的基本受力形式：拉力、壓力、剪切力、扭轉(zhuǎn)力和彎曲力，并通過受力情況講解結(jié)構(gòu)的分類。雖然沒有條件讓學(xué)生進(jìn)行壓力試驗，但是生活中的一些實例也可以強(qiáng)化學(xué)生對不同類型結(jié)構(gòu)特點的理解。本節(jié)內(nèi)容不要求學(xué)生作進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)受力分析，也不要求畫結(jié)構(gòu)的受力圖。

二、教學(xué)對象分析

學(xué)生已經(jīng)學(xué)過高中物理的一些力學(xué)課程，應(yīng)該對本章結(jié)構(gòu)問題的學(xué)習(xí)有一定力學(xué)基礎(chǔ)。高中學(xué)生對身邊存在結(jié)構(gòu)有一定的了解，對結(jié)構(gòu)的功能和分類也有一定的基礎(chǔ)，但是不能準(zhǔn)確把握結(jié)構(gòu)的定義。此外，學(xué)生不能準(zhǔn)確地區(qū)分三類結(jié)構(gòu)類型，特別是殼體結(jié)構(gòu)的特點。

三、教學(xué)目標(biāo)

1、知識與技能：

（1）學(xué)生能說出結(jié)構(gòu)的含義；

（2）學(xué)生知道組成結(jié)構(gòu)的構(gòu)件的五種基本受力形式；（3）學(xué)生會判斷生活中物體的結(jié)構(gòu)類型。

2、過程與方法：

通過案例分析引導(dǎo)學(xué)生從力學(xué)的角度上理解結(jié)構(gòu)的涵義和一般分類，能對生活中的結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡單的分類。

3、情感態(tài)度和價值觀：

讓學(xué)生養(yǎng)成注意觀察身邊事物的良好習(xí)慣，激發(fā)探索大自然及人類社會中存在的形態(tài)各異的結(jié)構(gòu)的興趣。結(jié)合學(xué)生生活中的事例來認(rèn)識有關(guān)事物結(jié)構(gòu)的研究對科技創(chuàng)新的影響。

四、教學(xué)重難點

重點：結(jié)構(gòu)與力；結(jié)構(gòu)的類型

難點：從力學(xué)的角度理解結(jié)構(gòu)的涵義，理解不同結(jié)構(gòu)類型在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。通用技術(shù)《技術(shù)與設(shè)計2》

五、教學(xué)策略

（一）教法

在教學(xué)過程中，采用講授法、案例分析、多媒體展示、馬上行動和課堂提問，讓學(xué)生共同討論、分析、交流互動，多種教學(xué)形式交叉和滲透靈活運用，并始終貫穿于整個課堂教學(xué)當(dāng)中。及時讓學(xué)生自主總結(jié)和歸納。

（二）學(xué)法

鼓勵學(xué)生自主探究和合作交流，引導(dǎo)學(xué)生自主觀察、總結(jié)，在與他人的交流中豐富自己的思維方式，獲得不同的體驗，從而引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成自主探究的習(xí)慣。

六、教學(xué)過程

（一）導(dǎo)入語

指導(dǎo)學(xué)生觀看視頻《踩雞蛋》

引導(dǎo)學(xué)生思考：為什么人踩在雞蛋上可以不踩破雞蛋？

師：脆弱的雞蛋可以承受人體這么重的力量，它的魔力何在？與雞蛋本身的拱形結(jié)構(gòu)有關(guān)。關(guān)于拱形結(jié)構(gòu)，最著名的范例就是我國的趙州橋。我們都知道趙州橋之所以出名就是因為它跨度大而且沒有任何橋墩，之所以千年依然堅固耐用就是靠的巧妙設(shè)計的拱形結(jié)構(gòu)。

今天我們就一起來探究“結(jié)構(gòu)”這個詞的魅力。

（二）結(jié)構(gòu)是無處不在的

師：“結(jié)構(gòu)”一詞，對同學(xué)們來說可能并不陌生。請同學(xué)們想一想，在學(xué)習(xí)的哪些課程中提到過“結(jié)構(gòu)”？

【學(xué)生討論】

教師引導(dǎo)：在生物課中提到過：人體的結(jié)構(gòu)、細(xì)胞的結(jié)構(gòu)等；

在政治課里有社會結(jié)構(gòu)、階級結(jié)構(gòu)等；

在化學(xué)和物理中，有物質(zhì)結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)、原子結(jié)構(gòu)等； 在語文課里接觸過：文章的結(jié)構(gòu)、語句的結(jié)構(gòu)等； 在地理課中有地質(zhì)結(jié)構(gòu)等。

總結(jié)：結(jié)構(gòu)是普遍存在著的。它廣泛的存在于自然界、技術(shù)、社會各個領(lǐng)域。

請學(xué)生欣賞幾種結(jié)構(gòu)。（圖片展示蜂巢、蜘蛛網(wǎng)等）

師：以上我們看了這么多物體的結(jié)構(gòu)，可以說它們各有特點，各不相同，盡管它們的具體內(nèi)容各不相同，但它們的本質(zhì)內(nèi)涵是一樣的，都是很多部分組合而成的。那到底什么是結(jié)構(gòu)呢？

（三）結(jié)構(gòu)的內(nèi)涵

結(jié)構(gòu)是指事物的各個組成部分之間的搭配和排列。結(jié)構(gòu)的各個組成部分或零件稱為構(gòu)件。

比如：汽車由車身、底盤、輪子、發(fā)動機(jī)等組成； 通用技術(shù)《技術(shù)與設(shè)計2》

椅子由椅背、椅面、椅子腿和橫檔組成。

【思考】為什么要研究結(jié)構(gòu)？

因為它對人類有貢獻(xiàn)，自然界中形形色色的結(jié)構(gòu)給了人們無限的創(chuàng)造靈感和啟示。人們將其成果應(yīng)用到技術(shù)領(lǐng)域,是為了更好地服務(wù)于人類。

例如：

（1）鳥與飛機(jī)；（2）魯班發(fā)明鋸子；（3）鷹眼與導(dǎo)彈跟蹤系統(tǒng)。

【拓展】看來我們?nèi)祟惡枚嗟胤讲蝗鐒游?不能象鳥一樣在空中自由飛翔,不能象魚一樣在水中歡快游蕩,奔跑速度不如狗，打斗力氣不如虎。人類憑什么能成為動物界的統(tǒng)治者呢? 啟發(fā)學(xué)生回答：憑大腦,憑學(xué)習(xí),人類把幾千年知識在幾年十幾年中繼承過來并在原來的基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新，現(xiàn)在進(jìn)入知識經(jīng)濟(jì)時代，人類知識總量幾年就要翻一番?！菊n堂討論】

生產(chǎn)生活中還有哪些產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)是受到自然界事物結(jié)構(gòu)的啟發(fā)而產(chǎn)生的？

師：每一種物體都有其特定的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)的多種多樣，就決定了事物的性質(zhì)多樣化。汽車有輪子所以能跑，飛機(jī)有翅膀所以能飛，物體的特性與結(jié)構(gòu)有很大的關(guān)系。而且即使是相同的物質(zhì)，結(jié)構(gòu)不同，往往表現(xiàn)出不同的特性。

比如： ——同樣是水，有液態(tài)、氣態(tài)、固態(tài)；

——同樣是碳，但有最硬的固體金剛石和最軟的固體石墨存在；

——同樣的六個字“這個人表現(xiàn)好”“這個人好表現(xiàn)”，因排列不同，就形成了一褒一貶；

意義：結(jié)構(gòu)在我們生活中是非常重要的，結(jié)構(gòu)不合理，就達(dá)不到預(yù)期的效果，甚至?xí)a(chǎn)生嚴(yán)重的后果，如橋斷、房屋倒塌等。【觀看視頻】《哈爾濱陽明灘大橋垮塌》

（四）結(jié)構(gòu)與力

師：請同學(xué)們思考，為什么橋會斷裂？（因為有力的作用）

生活中常見的結(jié)構(gòu)都要承受一定力的作用。那么結(jié)構(gòu)與力有什么關(guān)系呢？ 師：大多數(shù)結(jié)構(gòu)的物體都需要承受外力的作用，當(dāng)外力達(dá)到一定程度，物體就會遭到破壞，形狀和大小就會改變。所以任何結(jié)構(gòu)都需要在一定范圍內(nèi)具有抵抗其形狀和大小改變的能力。

引出從力學(xué)角度結(jié)構(gòu)的含義：

結(jié)構(gòu)是指可承受一定應(yīng)力的架構(gòu)形態(tài)，它可以抵抗能引起形狀和大小改變的力。通用技術(shù)《技術(shù)與設(shè)計2》

列出三幅圖片，學(xué)生思考有什么共同之處？（都是人坐在椅子上）椅子所承受的是人對它的什么力？（壓力）

所以在結(jié)構(gòu)和構(gòu)件上的各種力，第一種就是壓力，另外4種：拉力、扭曲力、彎曲力和剪切力

分別介紹五種受力形式的特點：（通過圖片展示進(jìn)行案例分析）

1、拉力：物體所承受的拉伸力。比如秋千的吊索、拔河。

2、壓力：擠壓物體的力。比如橋梁的橋墩、桌子、訂書機(jī)、壓路機(jī)等。

3、扭曲力：使物體發(fā)生扭轉(zhuǎn)形變的力。如汽車方向盤的軸、螺絲刀、擰瓶蓋、擰干衣服等

4、彎曲力：作用于物體，使它產(chǎn)生彎曲的力。比如單杠的杠體（上面的橫杠）、釣魚時的魚竿等

5、剪切力：兩個距離很近，大小相等，方向相反，且作用于同一物體上的平行的力。比如剪紙、刀切菜、切木頭等 【馬上行動】師生一起完成連線題

為了保證結(jié)構(gòu)的正常工作，這些構(gòu)件必須有相應(yīng)的承載能力。這是結(jié)構(gòu)設(shè)計中必須考慮的重要問題。

（五）結(jié)構(gòu)的類型

根據(jù)物體的結(jié)構(gòu)形態(tài)在受力時承受和傳遞力的方式差別，通常將結(jié)構(gòu)分為：

1、實體結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)體本身是實心的結(jié)構(gòu)。如墻壁、柱子、實心球等。

特點：（1）能承受較大壓力。外力分布在整個體積中

（2）幾何外形簡單。

2、框架結(jié)構(gòu)：通常是指結(jié)構(gòu)體由細(xì)長的構(gòu)件（梁、柱、桿、管??）組成的結(jié)構(gòu)。如窗戶、畫框、房子的架構(gòu)等等。

特點：（１）支撐空間卻不充滿空間。

（２）幾何外形較復(fù)雜。（３）制作方便、省料。

3、殼體結(jié)構(gòu)：通常是指內(nèi)部中空的結(jié)構(gòu)。

這是一個很形象的詞，大家可以想一想貝殼，類似于貝殼的結(jié)構(gòu)就是殼體結(jié)構(gòu)。

殼體結(jié)構(gòu)普遍存在于自然界中，通常是指層狀的結(jié)構(gòu)，如：西瓜、帳篷、椰子、雞蛋等。

這種結(jié)構(gòu)的特點是什么呢？咱們來分析這樣一個問題

【學(xué)生討論】進(jìn)入工地時總是被要求戴上安全帽，為什么？

分析：安全帽屬于殼體結(jié)構(gòu)，它為什么能承受這么大的力呢？因為壓力分布在帽子的外表面，而不是一點上，所以它能承受這么大的力，頭不易受傷。通用技術(shù)《技術(shù)與設(shè)計2》

由此殼體結(jié)構(gòu)的特點就很明顯了：（1）外力作用在結(jié)構(gòu)體的表面上。（2）受力均勻、形態(tài)穩(wěn)定。

正是由于殼體結(jié)構(gòu)的特點，以較薄的外殼能承受較大的外力，人們也由此獲得了靈感，使得殼體結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用于技術(shù)領(lǐng)域。比如汽車的安全氣囊等。

以上我們學(xué)習(xí)了三種結(jié)構(gòu)，下面咱們來做兩個練習(xí)題。

【小試牛刀】

1、分析下列物體的結(jié)構(gòu)類型，判斷哪個不屬于殼體結(jié)構(gòu)（）A、葫蘆 B、球形陶瓷飾品 C、貝類 D、金字塔

2、下列選項中，屬于框架結(jié)構(gòu)的是（）A、房屋的墻體 B、教室的門窗 C、化工廠的儲油罐 D、煮飯用的高壓鍋

【思考】是不是物體只有這三種結(jié)構(gòu)呢? 【拓展】

在生產(chǎn)和生活實際中，很多物體的結(jié)構(gòu)是由兩種或兩種以上的基本結(jié)構(gòu)類型組合而成的。——復(fù)合結(jié)構(gòu)。

分析：木房子，房頂是殼體結(jié)構(gòu)，具體到每一個柱子、梁就是實體結(jié)構(gòu)，由梁和柱子組成的木房的整個架構(gòu)就是框架結(jié)構(gòu)。

（六）課堂小結(jié)

1、結(jié)構(gòu)無處不存在

2、結(jié)構(gòu)與力

3、結(jié)構(gòu)的類型

七、教學(xué)反思

本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，一定要切合學(xué)生的生活經(jīng)驗，這樣才能引起學(xué)生的共鳴，活躍課堂氣氛，才能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和對后面學(xué)習(xí)內(nèi)容的興趣。比如魯班和鋸子等案例，得出事物的結(jié)構(gòu)是人類思維的源泉。本節(jié)課主要通過圖片等資料邊看邊分析讓學(xué)生對結(jié)構(gòu)有一定的認(rèn)識，通過問題分析讓學(xué)生從力學(xué)的角度理解結(jié)構(gòu)的概念，掌握結(jié)構(gòu)的基本受力形式以及對不同類型的結(jié)構(gòu)特點的理解。

第五篇：結(jié)構(gòu)與設(shè)計第一課時教學(xué)設(shè)計

第一單元 結(jié)構(gòu)與設(shè)計 第一課 常見的結(jié)構(gòu)

【教材版本】

本課程采用地質(zhì)出版社《技術(shù)與設(shè)計2》?！驹O(shè)計思路】

通過案例介紹，引導(dǎo)學(xué)生了解結(jié)構(gòu)的含義，結(jié)構(gòu)的分類，通過對兩個簡單結(jié)構(gòu)的受力分析，幫助學(xué)生從力學(xué)的角度理解結(jié)構(gòu)的本質(zhì)——，了解結(jié)構(gòu)受力的幾種基本形式。

【教學(xué)內(nèi)容分析】

《技術(shù)與設(shè)計2》第一單元“結(jié)構(gòu)與設(shè)計”的第一課時的內(nèi)容主要包括：

1、不同領(lǐng)域、形形色色的結(jié)構(gòu)案例介紹：世界上任何事物都存在結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)多種多樣且決定著事物存在的性質(zhì)，通過對這些結(jié)構(gòu)的分析和研究,使學(xué)生理解結(jié)構(gòu)的含義——“結(jié)構(gòu)是指事物的各個組成部分之間的有序搭配和排列”。要讓學(xué)生知道為什么要學(xué)習(xí)“結(jié)構(gòu)與設(shè)計”，自然界中的結(jié)構(gòu)給了人們無限的創(chuàng)造靈感和啟示，人們通過借鑒、學(xué)習(xí)并應(yīng)用到技術(shù)領(lǐng)域, 是為了更好地服務(wù)于人類。

2、結(jié)構(gòu)的分類：實心結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、殼體結(jié)構(gòu)，分別舉例說明各類結(jié)構(gòu)的特點，加深學(xué)生對結(jié)構(gòu)的理解。

3、結(jié)構(gòu)與力的關(guān)系：通過對單杠結(jié)構(gòu)和棚室屋架結(jié)構(gòu)的簡單受力分析，引出結(jié)構(gòu)的力學(xué)本質(zhì)：承受外力和抵抗變形，使學(xué)生能夠從力學(xué)的角度理解結(jié)構(gòu)的概念；總結(jié)結(jié)構(gòu)受力的幾種形式：拉力、壓力、剪切力、扭轉(zhuǎn)力、彎曲力。

課時安排：1課時。

【學(xué)情分析】

學(xué)生對結(jié)構(gòu)雖有一定的了解，對結(jié)構(gòu)的功能和分類也有一定的基礎(chǔ)。但較為零散，模糊。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，對物體的受力分析有比較好的基礎(chǔ)。但是由于受力分析是物理課教學(xué)中的難點，多數(shù)學(xué)生在受力分析中還是有困難的，所以在教學(xué)中還要利用模型演示形變的情況，分析說明拉力、壓力、剪切力、扭轉(zhuǎn)力和彎曲力等。

【教學(xué)目標(biāo)】 1.知識與技能：

（一）了解結(jié)構(gòu)的含義。

（二）能從力學(xué)的角度理解結(jié)構(gòu)的概念和一般分類。

（三）能結(jié)合1~2種簡單的結(jié)構(gòu)案例，分析結(jié)構(gòu)是如何承受力的。2.過程與方法：

閱讀理解、案例分析、交流討論、多媒體展示、師生互動。3.情感態(tài)度和價值觀：

能認(rèn)識到力對結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生重要影響，合理的受力是結(jié)構(gòu)存在的重要條件?！窘虒W(xué)重難點】 【教學(xué)資源】 結(jié)構(gòu)模型、多媒體設(shè)備 【教學(xué)過程】 [導(dǎo)入新課]

（一）《技術(shù)與設(shè)計2》的簡單介紹：

這一節(jié)課我們開始第二冊書的學(xué)習(xí)，首先我們了解一下——結(jié)構(gòu)與設(shè)計。第一單元 結(jié)構(gòu)與設(shè)計 第一節(jié) 常見的結(jié)構(gòu)

一、常見的結(jié)構(gòu)

大家知道如果地震突然來臨的時候，躲在什么地方比較安全嗎？（桌子底下、墻角、廚房、廁所、空間較狹小的地方）為什么呢？這些地方有其特定的結(jié)構(gòu)，不容易坍塌,比較安全——樓板是一體澆注的，承重墻體多，墻體相互支撐 說到結(jié)構(gòu)，我們知道任何一件事物都有自己的結(jié)構(gòu)，大到宇宙天體，小到微觀世界的分子原子，以及我們能見到的身邊的各種事物，都有自己獨特的結(jié)構(gòu)。

1、自然界中的例子：

蜂巢的六角柱形體結(jié)構(gòu)，蒼蠅的復(fù)眼結(jié)構(gòu)，蜘蛛網(wǎng)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)以及生物遺傳物質(zhì)DNA的獨特的雙螺旋結(jié)構(gòu)等等都是巧奪天工的結(jié)構(gòu)杰作，為人類進(jìn)行工程方面的結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了有義的借鑒和參考。蜂巢：六角柱狀體，它的一端是平整的六角形開口，另一端由三個相同的菱形相互拼接進(jìn)行封閉，構(gòu)成六角菱形的底。組成底部的菱形的鈍角為109°28′，所有的銳角為70°32′，這樣既堅固又省料同時還能獲得最大的空間。蜂窩的這種六角形排列結(jié)構(gòu)非常堅固，被廣泛應(yīng)用在飛機(jī)的機(jī)翼以及人造衛(wèi)星的機(jī)壁結(jié)構(gòu)設(shè)計上。

蒼蠅的復(fù)眼結(jié)構(gòu)：包含4000只可以單獨成像的單眼，能看清幾乎360度范圍內(nèi)的物體，在這種特殊結(jié)構(gòu)的啟示下，人們研制成功了蠅眼照相機(jī)，可一次拍攝1329張高分辨率照片，廣泛應(yīng)用在航拍測繪領(lǐng)域。

蜘蛛網(wǎng)：放射狀結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絲受力均勻，承受大負(fù)荷、大沖擊力。

2、技術(shù)領(lǐng)域的例子：

技術(shù)領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)主要是指工程結(jié)構(gòu)，我們常見的建筑、橋梁、各種工程設(shè)施以及各種各樣的工業(yè)產(chǎn)品都有自己特定的結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)影響并決定了它們的性質(zhì)和功能。

例如一般的樓房往往都按照鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行建造，采用這種結(jié)構(gòu)主要是為了增加樓房的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，提高樓房的抗震等級，為人們提供安全的居住和活動場所。除了滿足正常的居住使用外，建筑的結(jié)構(gòu)還會受到不同國家和地區(qū)的政治、經(jīng)濟(jì)、文化、宗教、地理環(huán)境等多種因素的影響，因而結(jié)構(gòu)的樣式繁多、各具特色；例如俄羅斯有很多建筑都采用尖頂或圓形屋頂結(jié)構(gòu)，這是因為俄羅斯冬季時間長，下雪量大，圓形屋頂可以有效減少房頂?shù)姆e雪，保護(hù)房頂不會被壓垮；而在中東一些干旱少雨的沙漠地區(qū)，當(dāng)?shù)鼐用竦姆宽斠话愣际瞧巾斀Y(jié)構(gòu)的，可以方便收集雨水，這些例子都說明了建筑的結(jié)構(gòu)是和他們的用途密不可分的。

同樣，橋梁的結(jié)構(gòu)也是形式多樣的，有拱形結(jié)構(gòu)的，如趙州橋；有斜拉索結(jié)構(gòu)的，如鄭州黃河公路大橋；還有框架結(jié)構(gòu)的，如南京長江大橋；現(xiàn)代的許多橋梁還將許多種結(jié)構(gòu)合為一體，同時具備有多種結(jié)構(gòu)的特點，橋梁的形狀和結(jié)構(gòu)是與它的功能相適應(yīng)的。

除了建筑和橋梁外，我們身邊的各種產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)也是各具特色，豐富多樣，像一支鋼筆、我們使用的桌子、椅子，上學(xué)放學(xué)騎的自行車，復(fù)雜一些的比如汽車、電子計算機(jī)、家用電器、再復(fù)雜一些的如工廠里的一整套大型生產(chǎn)裝置和設(shè)備等等，這些工業(yè)產(chǎn)品構(gòu)思精巧、獨具匠心的結(jié)構(gòu)給人們的生產(chǎn)和生活帶來極大的便利，這些都是需要我們大家了解的技術(shù)領(lǐng)域中結(jié)構(gòu)。

3、社會領(lǐng)域中的結(jié)構(gòu)：

除了自然界中的結(jié)構(gòu)和技術(shù)領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)外，我們?nèi)祟惿鐣灿凶约旱慕Y(jié)構(gòu)，從國家的行政區(qū)域劃分，到各種社會機(jī)構(gòu)的組織構(gòu)成，以及各種社會活動、生產(chǎn)活動都是按照一定的結(jié)構(gòu)進(jìn)行組織和開展的。那么，什么是結(jié)構(gòu)呢？

二、結(jié)構(gòu)的含義

化學(xué)課上我們曾學(xué)習(xí)過碳的兩種同素異構(gòu)體—金剛石與石墨，他們都是碳單質(zhì)，由碳原子構(gòu)成，但在物理性質(zhì)上卻有很大的差異，根本原因就在于其內(nèi)部原子排列結(jié)構(gòu)不同。

金剛石：正四面體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，原子間隙小，原子間作用力大，因此表現(xiàn)出的物理性質(zhì)是結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大，堅硬。

石墨：碳原子呈斜平行四邊形排列，而且是片狀疊加，原子間隙大，相互之間作用力小，因此質(zhì)地柔軟。

可見，物質(zhì)內(nèi)部各組成部分之間的排列和搭配決定了物質(zhì)的形態(tài)和性質(zhì)。這里，物質(zhì)內(nèi)部各組成部分之間的排列和搭配就是我們通常所說的結(jié)構(gòu)，這是廣義上的結(jié)構(gòu)的含義。

1、結(jié)構(gòu)的力學(xué)含義

具體到技術(shù)領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)，我們通常將結(jié)構(gòu)和力聯(lián)系在一起，從力學(xué)的角度來理解結(jié)構(gòu)的含義。

首先，我們知道物體總會受到各種力的作用，例如人坐在凳子上，凳子會受到人施加的壓力的作用，吊車吊起重物時，重物自身的重力會通過鋼絲吊繩傳遞到吊臂上，再以壓力的形式作用到吊塔上；從力學(xué)的角度來看，像凳子、吊塔這樣一些結(jié)構(gòu)可以承受外力的作用和抵抗變形（這是因為當(dāng)結(jié)構(gòu)受到外力作用時,內(nèi)部各質(zhì)點之間的相互位置會發(fā)生改變,如分子或原子間距發(fā)生變化，進(jìn)而產(chǎn)生一種抵抗的力 , 稱為內(nèi)力，內(nèi)力與外力之間總是保持某種平衡，結(jié)構(gòu)就表現(xiàn)出能夠承受外力作用和抵抗變形的這樣一些性質(zhì)）。

因此，從力學(xué)的角度來看，結(jié)構(gòu)實質(zhì)上就是一種可以承受外力作用的架構(gòu)形態(tài)，它的本質(zhì)是承受外力和抵抗變形，這是力學(xué)角度的結(jié)構(gòu)的含義。

2、結(jié)構(gòu)的類型

結(jié)構(gòu)的類型有很多種，如果我們從力學(xué)的架構(gòu)形態(tài)來劃分，可以分為： 1）實心結(jié)構(gòu)：又稱為實體結(jié)構(gòu)。像房屋的墻體、水庫大壩、城墻、山體，都屬于實心結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)幾何外形簡單，但可以連續(xù)傳遞荷載（各種外部作用力的統(tǒng)稱），適于承受較大的力。

2）框架結(jié)構(gòu)：是指結(jié)構(gòu)體由細(xì)長的構(gòu)件相互連接組成的結(jié)構(gòu)，這些構(gòu)件包括梁、柱、桿、管件等。像吊車的吊塔、吊臂，電視臺的發(fā)射鐵塔，一些傳統(tǒng)的木結(jié)構(gòu)塔樓建筑，鋼架結(jié)構(gòu)的大橋、房屋的門窗框架，桌椅板凳等等都是采用的框架結(jié)構(gòu)?？蚣芙Y(jié)構(gòu)幾何外形較為復(fù)雜，其特點是支撐空間而不充滿空間，使用材料少、輕便、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大、制作簡便，能承受垂直和水平荷載，因而得到廣泛應(yīng)用。舉例：窗戶、畫框、建筑腳手架、自行車、艾菲爾鐵塔、書櫥、輸電鐵塔。3）殼體結(jié)構(gòu)：像蛋殼、頭盔、鐵皮車廂、機(jī)艙等等這樣一些結(jié)構(gòu)都是采用薄壁殼狀構(gòu)件制作的一種特殊的空間結(jié)構(gòu)，這就是殼體結(jié)構(gòu)。其最大的特點是受力合理、形態(tài)穩(wěn)定；能夠有效將外部的作用力沿殼體表面分散開來，從而有效減小局部的殼體壓力，起到保護(hù)的作用；因此這種結(jié)構(gòu)在建筑、航空、交通運輸領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。舉例：飲水杯、文具盒、裝甲車、油罐、核桃、瓜子、西瓜、鍋碗瓢盆??等

4）組合結(jié)構(gòu)

在日常生活中我們常見的結(jié)構(gòu)大部分都是組合結(jié)構(gòu)，如：許多橋梁都是拱形和框架結(jié)構(gòu)的組合體；圓頂大廈的頂部都是框架結(jié)構(gòu)和殼體結(jié)構(gòu)的組合（又叫球形空間桁架結(jié)構(gòu)）。

此外，我們還可以從幾何形態(tài)來對結(jié)構(gòu)的類型進(jìn)行劃分。

1）纜索結(jié)構(gòu)：常見的如帆船上的纜索、許多跨海大橋的斜拉索、吊車的鋼絲吊繩等等，應(yīng)用的都是纜索結(jié)構(gòu)。

2）桁架結(jié)構(gòu)：是指由許多直桿構(gòu)成三角形的架構(gòu)組合，由于充分利用材料自身能夠承受較大軸向壓力或者拉力的特點，因此這種結(jié)構(gòu)重量輕、強(qiáng)度大、節(jié)省材料。像一些工礦企業(yè)廠房中大跨度的屋頂支撐結(jié)構(gòu)，體育場館、大型公共場所（火車站、機(jī)場的候車廳）的屋頂支撐結(jié)構(gòu)，大型的鋼結(jié)構(gòu)橋梁（南京長江大橋、武漢長江大橋）等等，都采用的是桁架結(jié)構(gòu)。

除此之外，還有空間桁架結(jié)構(gòu)、球形空間桁架結(jié)構(gòu)等多種形式的結(jié)構(gòu)，適用于大面積、大跨度的空間結(jié)構(gòu)應(yīng)用，以及一些特殊空間結(jié)構(gòu)方面的應(yīng)用。

三、結(jié)構(gòu)與力

前面我們談到，從力學(xué)角度看，結(jié)構(gòu)實質(zhì)上是一種能夠承受外力作用和抵抗變形的架構(gòu)形態(tài)，下面我們就一起來了解結(jié)構(gòu)與力之間的關(guān)系，結(jié)構(gòu)是怎樣受力的，結(jié)構(gòu)受力的基本形式有哪些。

1、簡單結(jié)構(gòu)的受力分析 1）單杠的受力

單杠是由杠體、立柱、斜拉索幾部分構(gòu)成的，這些組成部分我們稱之為構(gòu)件，我們了解結(jié)構(gòu)的受力情況主要是通過分析構(gòu)件的受力來實現(xiàn)的。

立柱的受力：單杠的立柱是各種荷載的主要支撐點。當(dāng)人體靜止掛在杠體上時，兩根立柱只承受壓力的作用，這時人體所受重力通過胳膊、杠體傳遞到立柱頂端的結(jié)果；當(dāng)人體來回擺動或者做回旋動作時，人體因為運動產(chǎn)生的離心力也回通過杠體傳到立柱頂端，大小和方向在不斷發(fā)生變化，立柱受到這種力的作用后彎曲變形。

杠體的受力：杠體主要受人體重力和離心力的作用，在人體重力和離心力作用下會產(chǎn)生彎曲變形。

斜拉索的受力：單杠有四條斜拉索，分別固定在立柱兩側(cè)，主要用于加固立柱。當(dāng)立柱收到外力作用發(fā)生彎曲變形時，斜拉索與立柱固定端會受到立柱頂端外力的拉伸，斜拉索與地固定端會在同一時刻對斜拉索施加一個反方向的拉力，用來抵抗外力的作用，減小立柱的彎曲度，起到穩(wěn)定加固的作用。

2）棚室屋架結(jié)構(gòu)的受力

棚室屋架結(jié)構(gòu)主要由梁、柱、墻面、屋面（拱頂）等幾部分構(gòu)成，作用在棚室屋架結(jié)構(gòu)上的荷載（外部作用力）主要有兩種：恒載（永久荷載，包括屋面、梁的重量）以及活載（外部附加的荷載，如積雪的重量，風(fēng)的作用力等）兩部分。立柱和墻面的受力：從上向下的壓力（恒載、活載共同施加），從下往上的支持力（來自力柱和墻的地基），這兩種力大小相等，方向相反，是一對平衡力。風(fēng)載產(chǎn)生的作用力較為復(fù)雜，主要對立柱和墻面產(chǎn)生橫向和垂直方向的兩個作用力，橫向的作用力會使立柱彎曲變形。

梁的受力：自上而下的荷載的作用力，自下而上的立柱和墻面施加的支持力。梁受到荷載作用力會發(fā)生彎曲變形，為防止梁彎曲過度被損壞，通常采用的辦法是多增加一些支撐立柱，均勻分?jǐn)偭旱氖芰Α?/p>

拱結(jié)構(gòu)的作用：棚室屋架結(jié)構(gòu)的頂蓋成曲線型外觀，中間高，四周低呈弧形曲面分布，這就是拱結(jié)構(gòu)。拱結(jié)構(gòu)因其結(jié)構(gòu)上的特點（殼體結(jié)構(gòu)）可以將荷載產(chǎn)生的作用力均勻傳遞到四周的支撐結(jié)構(gòu)上。另外，圓弧形表面可以減小積雪在屋頂?shù)亩逊e，從而減輕雪荷載，對于風(fēng)荷載，由于流體力學(xué)的作用，拱結(jié)構(gòu)屋頂較其他結(jié)構(gòu)屋頂所受風(fēng)作用力小，有效減輕風(fēng)載，這也是許多大跨度建筑的屋頂多采用拱結(jié)構(gòu)的原因，既有利于承載，又美觀。

通過對以上簡單結(jié)構(gòu)的受力分析我們不難看出，物體正是因為其特定的結(jié)構(gòu)，才能承受各式各樣的力，以及抵抗由這些外力作用而產(chǎn)生的變形。承受外力作用和抵抗變形是結(jié)構(gòu)的力學(xué)本質(zhì)。

下面我們再來了解一下結(jié)構(gòu)構(gòu)件的基本受力形式。

2、構(gòu)件的基本受力形式

構(gòu)件受力的基本形式：拉力、壓力、剪切力、扭轉(zhuǎn)力和彎曲力。拉力——物體所承受的拉拽力,如吊車的吊繩、單杠和橋梁的斜拉索承受的力就是拉力。壓力——物體受到的擠壓力。如建筑地基以及承重墻體、橋墩等受到的力。

剪切力—兩個距離很近,大小相等,方向相反,且作用于同一物體上的平行力。如連接剪刀的軸，正在被剪切的工件等受到的力就是剪切力。扭轉(zhuǎn)力—反方向向物體兩端均勻施力 ,使物體發(fā)生扭轉(zhuǎn)形變的力。如汽車方向盤的軸、鉆機(jī)的鉆桿、電鉆鉆頭受到的力是扭轉(zhuǎn)力。彎曲力—作用于物體 ,使它產(chǎn)生彎曲的力。如被拉彎的弓、單杠的杠體等等。