結構與設計（精選17篇）

結構與設計 篇1

　　目標：認識身邊無所不在的結構，能從力學的角度理解結構的涵義和本質。會對日常常見結構進行歸類。理解結構穩(wěn)固的含義和影響因素。能對結構進行簡單的受力分析和增強其穩(wěn)固性。 

　　本節(jié)重點是第三個問題：影響結構穩(wěn)固的因素的分析與應用。

　　引入：

　　這幾天我看到課間很多同學拿著凳子去綜合樓，去干嗎？換凳子。為什么呢？原來他們的凳子都搖晃得厲害。據(jù)我觀察，教學樓上的凳子大多是矩形的（畫草圖于黑板上），而綜合樓上大家用的凳子大多是八字形的（畫草圖于黑板上）。無論是結實程度還是穩(wěn)定程度都是八字形的更好一些。那么這兩種凳子為什么有如此大的區(qū)別呢？就在于它們凳腿的排列方式不一樣，即他們的結構不一樣造成的。那么什么是結構？怎么理解結構的結實與穩(wěn)定呢？這就是我們這節(jié)課所要探討的話題。（板書課題）

　　一、常見結構的認識（結構無處不在）

　　首先來看看我們日常生活當中隨處可見的各種結構，

　　自然界：展示雪花、海洋貝類、蜂巢等。（為什么雪花會形成如此漂亮的各種結構？為什么海洋貝類可以悠然自得的生存在海洋深出而沒有被壓壞？蜂巢的優(yōu)勢在哪里？或者為什么一個不起眼的小蜂巢卻可以居住那么多的蜂子？）

　　科技領域：汽車、手機等越來越受人們青睞，那么什么樣的結構的汽車或手機安全、合理又舒適呢？這值得人們研究。

　　社會領域：人員學歷結構、職稱結構，知識的內容結構等等。

　　可見，結構無處不在。那么什么是結構呢？回歸到引入中所用的兩種結構的凳子，總結出結構的涵義。

　　1、涵義：物體各個組成部分之間特定的搭配和排列。

　　2、本質（功能）：承受力和抵抗變形。

　　3、分類：

　　實體結構：一般是實心的，特點是能夠承受比較大的力。

　　比如長城（展現(xiàn)相應圖片）建立之初是為了抵御外族的入侵，所以建立的都是實體結構的；比如三峽大壩為了承受巨大的水流沖擊力，也必修建成實體的結構，常言“千里之堤，毀于蟻穴”，不僅要建成實體的還要經常進行檢修，一旦發(fā)現(xiàn)險情，立即采取補救措施；

　　再比如說家里廚房中的菜板子也必須是實體的，否則骨頭之類的沒有垛開，板子先裂了，也不行；

　　再比如錘子等等。

　　框架結構：形態(tài)比較簡單，主要由細長的桿件組成，特點是主要承受水平或垂直的力。

　　比如窗戶、自行車、艾菲爾鐵塔、桌子、板凳、書櫥等等；

　　殼體結構：能夠巧妙地將外力分散到整個表面。

　　比如雞蛋，放在手心里，不管用多大的力都不能將它纂爛，原因就在它是殼體結構的，

　　比如自然界的一些植物的果實：核桃、瓜子等都是殼體結構；比如頭盔、鍋碗瓢盆等都是殼體結構的。

　　當然對于生活的中的物體很多并不單純的屬于上面的某一種結構而是由多種結構共同組成的。比如我們的綜合樓整理來看是框架結構，而樓頂?shù)拇髨A球卻是殼體結構的，而具體的一面墻卻又是實體結構的。

　　二、結構與力

　　1、力的類型：拉力、壓力、彎力、剪力、扭力等等

　　2、變形類型：拉伸、彎曲等等

　　三、影響結構穩(wěn)固的因素

　　1、結實（結構的強度，指結構抵抗破壞的能力）

　　相關名詞：

　　內力：物體或結構受外力作用的時候，內部各質點之間產生一種相互作用力來抵抗這種外力所引起的變形或破壞，這種相互作用力稱為內力。

　　應力：物體或結構在受外力作用的時候，單位面積上所承受的內力稱為應力。

　　應用于解釋這些現(xiàn)象：

　　一根筷子比一把筷子更容易斷；扭絞的繩子比不扭絞的繩子結實等等。

　　容許應力：物體或結構所能承受的最大應力。（用物理學中的最大靜摩擦力來類比）

　　影響因素：

　　材料：紙杯與剛杯

　　形狀：

　　連接方式：一體式（榫接、鉚接、焊接等等）、擠壓式（螺絲、輪胎與車圈等）、接插式（插頭）、絞連接（輪子、軸承、風扇、人體四肢與軀干等等）、剛連接（建筑物的各個部分之間等等）。

　　2、穩(wěn)定

　　不倒翁、建筑物的穩(wěn)定含義不同。

　　涵義：結構具有阻礙翻倒或運動的特性稱為結構的穩(wěn)定性。

　　影響因素：

　　形狀：a字型梯、三腳架

　　底面積：大壩、各種塔

　　重心位置：不倒翁、落地扇、比薩斜塔不倒之迷等等。

　　——————————————————————————

　　四、經典結構賞析

　　技術與文化兩個角度

　　教學反思:

　　結合生活中的常見實例來展示相應圖片和進行具體分析，讓學生充分認識到結構的無處不在，掌握增強結構穩(wěn)固的方法。

　　文章來源：

結構與設計 篇2

　　一、常見結構的認識

　　1、結構的概念：a

　　結構是指事物的各個組成部分之間的                。結構決定著事物存在的性質。

　　（結構的五種受力形式：拉力、壓力、剪切力、彎曲力、扭轉力）

　　2、結構的分類：b

　　根據(jù)物體的結構形態(tài)，結構分為           、          、          三種基本類型。

　　實體結構是指結構體本身是實心的結構。其受力特點是：­                             。

　　如實心墻、大壩等。

　　框架結構是指結構體由細長的構件組成的結構。其受力特點是：­                        。如鐵架塔、建筑用腳手架，廠房的框架等。

　　殼體結構是指層狀的結構。其受力特點是：                                   。

　　如摩托車手的頭盔、飛機的外殼、貝殼等。

　　（生活中很多物體的結構是由兩種或兩種以上的基本結構類型組合而成，稱為組合結構，如埃菲爾鐵塔等。）

　　二、穩(wěn)固結構的探析

　　1、結構的穩(wěn)定性：b

　　結構的穩(wěn)定性是指結構在       的作用下維持其原有           的能力。

　　2、影響結構穩(wěn)定性的主要因素：b

　　①             、②結構與地面接觸所形成的支撐面積的大小、③             。

　　3、影響結構強度的主要因素：c

　　（結構的強度是指結構具有的抵抗被外力破壞的能力）

　　①                、②                   、③                      

　　結構構件的連接通常有兩類：           和           。

　　鉸連接——被連接的構件在連接外不能相對移動，但可相對轉動。如：門與門框的連接

　　剛連接——被連接的構件在連接處既不能相對移動，也不能相對轉動。如：榫接、膠接、焊接

　　4、結構與功能的關系：b

　　結構決定著事物的性質，也直接影響事物的功能。

　　三、結構的設計

　　1、結構設計應考慮的主要因素：a

　　符合使用者對設計對象的        和      要求，      因素，公眾和使用者的         ，使用者的          ，對設計對象的      控制要求和一定的          等。

　　2、簡單結構的設計：c

　　①設計項目——②設計要求——③設計分析——④設計方案——⑤呈現(xiàn)草圖

　　（如：設計相框、雨傘架、垃圾桶、鞋柜、衣架、筆桶等）

　　四、結構的欣賞：

　　1、結構的實用性：b

　　優(yōu)秀的結構設計不僅表現(xiàn)在結構的實用功能上，也表現(xiàn)在形式上，特別是功能與形式的統(tǒng)一上。

　　2、經典結構設計的欣賞與評價：c

　　——         與         兩個角度進行。

　　技術角度：使用功能、穩(wěn)固耐用、造型設計的創(chuàng)意和表現(xiàn)力、材料合理性、工藝精湛程度等。

　　文化角度：文化寓意與傳達，美學原則，反映時代、民族、習俗方面特征，個性特征等。

結構與設計 篇3

　　結構與設計教學建議

　　一、教學目標

　　1、了解結構的涵義，能從力學的角度理解結構的概念和一般分類。

　　2、能結合1～2種簡單的結構案例，分析結構是如何承受應力的。

　　3、能通過技術試驗分析影響結構的強度和穩(wěn)定性的因素，并寫出試驗報告。

　　4、能確定一個簡單對象進行結構設計，并繪制設計圖紙，做出模型或原型。

　　5、能從技術和文化的角度欣賞并評價典型結構設計的案例。

　　二、設計思路

　　全書四個單元在內容上即相對獨立又有一定的內在聯(lián)系。本單元研究的對象是“結構”，相對于后三單元的“流程”“系統(tǒng)”“控制”而言，內容較直觀、容易理解，故作為全書的開篇。

　　“結構”“設計”共同構成了本單元的兩個核心概念。本單元內容的設計遵循課程設計的基本學習原則，在學生建立了結構的感性認識的基礎上，學習結構的概念、分析結構的穩(wěn)定性和強度，在問題的解決中學習結構設計。學習進程由具體到抽象再到應用。

　　依據(jù)教學目標，本單元沿著這樣的線索展開：

　　1、常見結構的認識

　　從認識普通意義的結構開始，通過學生熟悉的事例，展開技術視野中的力與結構、結構的基本分類的討論，通過有趣的小試驗，強化對不同類型結構的應用的理解。

　　2、穩(wěn)固結構的探析

　　通過簡單易行的試驗，使學生理解、分析穩(wěn)定性和強度這兩個結構的重要參數(shù)，為后續(xù)進行的結構設計奠定良好的鋪墊。

　　3、簡單結構的設計

　　在明晰結構設計應關注的主要因素的前提下，通過簡易相片架結構設計的若干種設計方案的呈現(xiàn)，傳遞給學生的信息，一是如何進行結構設計，二是技術設計的解決方案是不唯一的，解決技術問題的答案也不是非此即彼的。

　　4、經典結構的欣賞

　　通過引導學生對具有典型人文意義的結構賞析，拓展學生對結構設計的文化特性的理解和評價，培養(yǎng)他們高尚的技術文化位品。

　　三、教學準備

　　1、相關學科知識

　　本單元內容要求學生具有初中物理學科的基本力學知識。

　　2、教學器材和材料

　　本單元需要的教學設備和器材主要有，演示用的實物如自行車、可改變重心位置的裝置等，試驗用硬紙板、生雞蛋、瓶蓋、木板、重物等。各地教師可根據(jù)教學設計以及本校情況酌情使用和選擇替代器材、材料以及與為教學服務的音像資料等。

　　四、課時安排

　　本單元建議使用8學時。

　　節(jié)次 　　內容 　　　　　建議學時數(shù)

　　第一節(jié) 常見結構的認識　　　　　　　1

　　第二節(jié) 穩(wěn)固結構的探析 　　　　　　2

　　第三節(jié) 簡單結構的設計 　　　　　　3

　　第四節(jié) 經典結構的欣賞 　　　　　　2

　　合計 　　　　　　　　　　　8

　　五、教學建議

　　1、教師應查閱有關結構力學和理論力學書籍，重點研究結構構件的基本受力形式、結構的分類。

　　2、本單元內容與學生生活實際聯(lián)系密切，教師應有針對性地指導學生收集資料和實物素材，如案例、閱讀材料、典型的結構設計實例等，為學生提供豐富的學習背景。

　　3、每一節(jié)“案例分析”欄目之后的“馬上行動”或“討論”中，提出了一些承上啟下的問題或者圍繞核心內容的支撐性問題，當然教師也可以提出更適合學生的問題，教學活動可以沿著這些問題展開、延伸，到第3、4節(jié)，則應引導學生綜合理解和運用前幾節(jié)的內容。

　　4、強調學生在結構設計中的多角度、多方案構思，采用多種方式鼓勵或肯定學生在作品制作過程中的獨特創(chuàng)意，在教學活動中逐步培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。

　　六、教學評價

　　1、本章每一節(jié)的練習和末尾的練習和綜合實踐活動，為學生學習的形成性評價提供了可能，教師可根據(jù)學生練習過程中的反饋信息，評價學生和調整教學。

　　2、要強調過程評價與結果評價相結合，學生的任何一件合格的結構設計的作品的誕生需要思維的反復和時間的磨礪，這是一個有意義的、不可忽略的過程。要引導學生用技術設計檔案袋的形式，把這一過程的豐富性記錄下來，便于把過程性評價落到實處。

　　多數(shù)教師面對的學生人數(shù)較多，如何實現(xiàn)有效的學生技術設計檔案袋記錄，珠海二中曹玉寶老師運用電子表格運作已有很好的經驗，不久我們將把他的方案放到網上。

　　3、允許學生在設計和制作過程中的反復，多數(shù)學生第一次接觸結構設計，一開始難免走彎路，或者設計結果不理想，這都不重要，重要的是學生能找到問題的原因所在并償試解決它。

　　4、在結構的方案設計中，要倡導學生對方案進行互評，學會接納不同聲音，學會傾聽對設計方案的多元化理解，要引導學生不斷的質疑、不斷的修正，共同尋找更完善的解決方案。

　　七、參考資料

　　1、《結構力學》，包世華主編，武漢工業(yè)大學出版社

　　2、《工程力學》，崔玉璽主編，中國建材工業(yè)出版社

　　文章來源：

結構與設計 篇4

　　第一章結構與設計

　　第二課時結構的強度與穩(wěn)定性

　　【學習目標】

　　1、了解內力和應力的概念，知道內力和應力的關系。

　　2、了解結構強度的概念，理解影響結構強度的因素

　　3、理解結構穩(wěn)定性的概念，并理解影響結構穩(wěn)定性的因素

　　【課程導入】

　　結構的受力特點其實有兩個專用名詞來表示，本節(jié)課我們就學習一下結構的兩方面特征——結構的強度和穩(wěn)定性。

　　【學習過程】

　　請思考一下

　　⒈三張相同的紙張在三種情形下，哪一種情況能承受較大的拉力？

　　⒉板凳的四條腿略呈八字形，向外側傾斜，為什么？

　　一、結構的強度

　　1、概念 

　　內力：                                                                       

　　應力：                                                                       。

　　公式：                 

　　請計算p26頁兩處的內力

　　拓展提高    你怎樣看待俗語 “一根筷子比一把筷子易斷”。

　　強度：                                                。

　　2、影響結構強度的因素

　　⑴結構的形狀

　　a 結構的外形           案例

　　b 結構構件的形狀       案例

　　⑵材料

　　現(xiàn)實生活中常見的材料有哪些？

　　你能說出曾見過用哪些材料制成的杯子嗎？請對比一下它們的強度。

　　⑶材料的連接方式      觀察一下，教室中存在哪些連接方式？

　　二、結構的穩(wěn)定性

　　1、概念

　　穩(wěn)定： 結構的穩(wěn)定性          指狀態(tài)的絕對不變，而是指受擾之后允許狀態(tài)有所波動，但當擾動消失后，能重新回到原有的平衡狀態(tài)。

　　不穩(wěn)定：                                    

　　穩(wěn)定性：                                    

　　2、影響結構穩(wěn)定性的因素

　　⑴結構的幾何形狀          事例：

　　嘗試一下  能否對紙張做一種改變使其能承受一個黑板擦的重量？

　　⑵重心的高低              事例：

　　⑶支撐面的大小            事例：

　　區(qū)分三個面——接觸面、受力面和支撐面

　　【鞏固性檢測】

　　1、我們經常看到馬路旁邊的廣告牌后面的支撐架是三角結構的，從這種現(xiàn)象中我們看出以下哪個因素（  ）影響著結構強度？

　　a、材料   b、形狀  c、構件   d、連接方式

　　2、以如下方式放置的并注入不同數(shù)量水的，穩(wěn)定性最差的是：（  ）

　　3、如圖一張圓桌，不能使它更加穩(wěn)固的方法是

　　a.使用較重的大理石做桌子與地面的接觸部分，木材做桌面

　　b.使用較重的大理石做桌面

　　c.如使用木材制作桌子，各部分大量采用榫接的方式

　　d.增大桌子底部的支撐面面積

　　4、如圖所示是某廠家生產的塑料凳，很多客戶反映凳腳強度不足，容易變形或斷裂。針對這個問題，請根據(jù)所學的結構方面知識，就提高凳腳強度給廠家提三點合理的建議。

　　動手設計一下  廣告牌是商鋪做廣告的一種主要形式，

　　：“戶外廣告牌結構設計中的抗風問題”

　　馬上行動：

　　在戶外廣告牌的結構設計中，應該考慮其抗風性能，以減小正面風的壓力。請你就戶外廣告牌設計中的抗風問題，提出兩種以上可行的方案。

　　設計方案

　　內容

　　實現(xiàn)的方式、方法、途徑

　　方案1

　　增加結構的強度

　　加固支撐架、連接點

　　方案2

　　減少受力面積

　　采用通風孔

　　方案3

　　改變結構形狀

　　采用立體環(huán)繞

　　設計方案

　　內      容

　　實現(xiàn)的方式、方法、途徑

　　方案1

　　將廣告牌做成百葉窗式

　　條式百葉窗格在一定距離內加固，并考慮效果。

　　方案2

　　將廣告牌做成篩網式

　　在廣告牌上鉆孔，孔徑大小要合適。

　　方案3

　　將廣告牌做成三面型

　　加固底座的支撐，并采取三角形結構，還要選用較輕的材質作牌面。

結構與設計 篇5

　　第一單元結構與設計一、常見結構的認識

　　世界上任何事物都存在結構，結構多種多樣且決定著事物存在的性質。本節(jié)內容通過放映蜂窩、鷹的身體等結構圖，通過對自然界中形形色色的結構的分析和研究,使學生明白“結構是指事物的各個組成部分之間的有序搭配和排列”。要讓學生知道為什么要學習“結構與設計”，自然界中形形色色的結構給了人們無限的創(chuàng)造靈感和啟示。人們將其成果應用到技術領域,是為了更好地服務于人類。本課時還要講解構件的基本受力形式：拉力、壓力、剪切力、扭轉力和彎曲力，講解應力概念。從認識常見的結構開始，通過學生熟悉的事例，展開技術視野中的力與結構討論。讓學生進行壓力試驗，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，強化對不同類型結構的特點的理解。不要求學生作進一步的結構受力分析，不要求畫結構的受力圖。

　　教學重點是結構概念，教學難點是學生對應力概念的理解。

　　教學目標：

　　1、了解結構的含義。

　　2、從力學的角度了解結構的概念。

　　3、了解結構的類型，能對簡單的結構實例進行分類。

　　4、通過學習“鷹眼與導彈跟蹤系統(tǒng)”等案例，激發(fā)學生的學習激情和興趣。

　　課時安排：2課時。

　　教學過程：

　　一、無處不在的結構：

　　引導學生觀察結構圖，分析蜂窩、鷹的身體的結構。

　　要求學生說出蜂窩、鷹的身體結構的優(yōu)點在哪里。

　　1、結構的含義

　　結構是指事物內部的組成、排列及其相互之間的關系。在技術領域，結構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和形態(tài)。結構的各組成部分，通常稱為構件。例：人體結構，分子結構，階級結構，文章的結構，汽車結構，桌子結構，地球結構等。

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

　　讓學生閱讀案例：

　　鷹眼與導彈跟蹤系統(tǒng)。

　　讓學生思考：

　　⑴閱讀案例以后，你最想說的是什么？

　　⑵為什么要研究結構？

　　2、為什么要學習結構？

　　系統(tǒng)的功能對其結構有著絕對的依賴性。所以有人說，結構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，不同的結構，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化學有機物結構不同性質不同（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，做出的結構不同的小板凳就會有不同的特性，有的穩(wěn)，有的不穩(wěn)；

　　⑹各種材料組成結構可以使“死的”材料變成“活的”機器。如：發(fā)動機、電子計算機……

　　結構不合理就會產生嚴重的后果，如橋斷、屋塌……所以我們應學習結構，將來去創(chuàng)造結構。

　　3、什么是工程結構？

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

　　4、幾個重要概念

　　⑴鉸接：桁架全由三角形組成，接頭全為旋轉接頭，稱為鉸接。

　　⑵架構：物體的主體框架與構造形式。

　　⑶構件：組成結構的各組成部分。可以是一個零件，也可以是多個零件的組合。

　　二、結構與力

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

　　當一個結構受到外力作用時，內部各質點之間的相互作用會發(fā)生改變，產生一種抵抗的力，稱為內力。應力是構件的單位橫截面上所產生的內力。當應力達到某一極限時，結構就會遭到破壞。

　　（一）受力形式

　　工程結構承受的外力有各種各樣，但以它們對結構的影響來說，主要有以下幾種。

　　1、拉力：結構承受拉伸時，作用在結構（經常稱為拉桿）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：結構承受壓縮時，作用在結構（習慣上稱為壓桿）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。如液壓機的頂桿工作時就是受壓。

　　3、剪力：結構在受剪切時，結構所承受的力是分別作用在構件相對的兩個面上，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、扭轉力：承受扭轉的構件一般都稱為軸。它承受的外力是一對作用在軸兩端面內，轉向相反的力偶矩。

　　5、彎曲力：承受彎曲載荷的構件，一般稱為梁。梁在承受彎曲時，受力情況比較復雜，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的力偶矩。其作用力是使梁產生彎曲變形。

　　（二）結構受載荷實例：

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

　　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，吊桿主要受扭力和拉力；

　　為了保證結構的正常工作，這些構件必須有對于主要載荷的足夠的承載能力。這是結構設計中必須考慮的重要問題。

　　（三）典型結構分析

　　1、單杠結構分析

　　⑴各部分名稱：杠體，立柱和拉桿。（為什么做成這樣的結構？）

　　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。——彎曲力

　　⑶立柱、拉桿的受力與變形：

　　立柱：靜止時受壓力；當人在運動時，對立柱產生彎矩m，使立柱彎曲變形。——怎樣做才能保持單杠穩(wěn)定？

　　拉桿：人在運動時，拉桿起到輔助立柱抗變形作用。

　　2、棚室屋架結構分析

　　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拱結構的應用

　　拱結構：中間高四周低，呈弧形的曲面。

　　應用：在跨度較大的情況下，建筑物多采用拱結構。這樣的結構既有利于承載，又美觀。

　　三、常見結構的類型（從力學的架構與形態(tài)考慮）

　　1、實心結構

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

　　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、框架結構

　　⑴框架結構通常是指結構體由細長的構件組成的結構。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構。

　　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，可以設置成不同框架的組合。

　　3、殼體結構

　　⑴常見物品：飲水杯、文具盒、裝甲車、油罐、雞蛋、西瓜……

　　⑵結構特征：殼體內空時，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承受，抵抗變形。

　　4、組合結構

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

　　⑵結構的類型種種：纜索結構、桁架結構、空間桁架結構、球形空間桁架結構等。

　　⑶組合結構的受力：復雜（這是大學結構力學將要學習的）。

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

　　來源：黃育稼工作室

結構與設計 篇6

　　第一章結構與設計

　　第一課時認識結構

　　【學習目標】

　　1、了解結構的含義，

　　2、能從力學角度理解結構的概念和一般分類。

　　【課程導入】

　　任何事物都有一定的幾何結構，可以說結構存在于我們生活、生產的周圍。從本節(jié)課開始，我們就來學習一下有關結構的知識。

　　【學習過程】

　　結合生活經歷，你能否列舉一些有關結構的實例？

　　一、初識結構

　　1、結構的含義

　　結構是指物體的各組成部分之間       的搭配和排列，并且這種搭配和排列決定了物體的        和         。

　　2、結構的本質       技術上結構的本質就是為了                   。

　　3、結構的分類

　　⑴實心結構      其特征是幾何外形        ，能承受較大的          。

　　實例：

　　⑵框架結構      其特征是幾何外形較為       ，能承受       和        荷載，制作較為      ，        用料。

　　實例：

　　⑶殼體結構     其特征是          ，           ，            。    

　　實例：

　　【鞏固性檢測】

　　1、為了方便城鎮(zhèn)人使用水資源,設計出了水管輸送方式，設計的水管結構類型是(    )

　　a、框架  b、殼體    c、實心        d、以上都不是

　　2、自然界中的椰子、桂圓、西瓜、貝類、蛋、龜?shù)龋�都屬于殼體結構。它們遵循著適者生存的法則，經過漫長歲月的演變，選擇了最合理的外形。它們以較薄的外殼，獲得了較大的承受外力的卓越性能。這一事實，給我們人類帶來了發(fā)明創(chuàng)造的寶貴靈感!

　　問題：

　　①     為什么它們以較薄的外殼。獲得了較大的承受外力的卓越性能?(用力學知識解釋)

　　②     人們運用仿生學、制造了許多殼體結構的物品請舉幾例。

　　3、摩托車乘者的頭盔，常見的都是圓弧形結構。為什么這樣做呢?

　　4、對我們周圍常見的結構實例進行歸類，指出它們的應用場合。

　　【答案提示】①這種結構受到外沖擊時，外力將由弧面整體分擔承受，抵抗變形。

　　②頭盔、安全帽、臺球、燈泡等。

　　答案提示：當這種頭盔受到外沖擊時，外力將由弧面整體分擔承受抵抗變形。如果將頭盔做成長方體形或是多面體形的，受外沖擊時，外力將主要由接觸點所在的小平面承受易使殼體變形。

　　4、

結構與設計 篇7

　　第一單元  結構與設計

　　第三節(jié) 簡單結構的設計（第二課時）

　　（姓名：蔣建波 學校：長安一中 郵編：710100）

　　下載: 簡單結構的設計教學課件

　　下載: 簡單結構的設計完整稿

　　【教材版本】

　　通用技術必修2《技術與設計2》（江蘇教育出版社）

　　【設計理念】

　　在明晰結構設計應考慮的主要因素的前提下,讓學生通過分組討論互相配合共同探索，完成簡易相片架的設計，并通過展示和評價，讓學生在“做中學”，培養(yǎng)學生的協(xié)作精神和探索究能力，提高學生的技術素養(yǎng)。

　　【教材分析】

　　1.知識結構分析：

　　簡單結構的設計是結構設計的基礎，也是技術設計的基礎。這一節(jié)內容是在學生明晰了結構設計應考慮的主要因素的前提下，以簡易相片架結構的多方案設計為案例，使學生進一步熟悉結構設計中應考慮的主要因素，讓學生學習如何進行結構設計，并能運用所學的有關結構的基本知識進行多方案的結構設計，加強學生對結構設計方法的體驗。

　　2.知識發(fā)生發(fā)展過程分析：

　　在介紹了結構設計應考慮的主要因素后，通過案例將理論知識和實際應用結合起來讓學生經歷完整的設計過程，有利于學生對知識的理解與掌握。使學生從理論到實踐，再上升到理論的一個認識結構設計的反復過程。

　　3.知識學習意義分析：

　　通過簡易相片架的設計和制作，讓學生親歷結構設計的過程，把握結構設計應考慮的主要因素。

　　【學情分析】

　　1.原有認知發(fā)展分析：

　　結構無處不在，但結構設計往往涉及較復雜的數(shù)學、科學的知識和原理，而學生初次接觸結構設計，再加上知識有限，只能進行較簡單的結構設計。

　　2.原有知識結構分析：

　　學生對結構有了一定的了解，對結構的功能和分類、結構的穩(wěn)定性也具有了一定的基礎，為本節(jié)課簡易相片架的設計制作奠定了基礎。

　　3.非認知因素分析：

　　學生對結構有了一定的了解，對結構的功能和分類、結構的穩(wěn)定性也具有了一定的基礎，對簡易相片架的設計充滿了興趣和設想，在教師的指導下結合生活中的經驗會設計出較滿意的作品。

　　【教學目標】

　　1.知識與技能：

　　（1）通過對簡易相片架的設計應考慮的因素的分析，能對簡單對象進行結構設計, 并繪制設計草圖和優(yōu)化。

　　（2）通過對簡易相片架設計作品的展示和評價，使學生進一步熟悉和掌握結構設計中應考慮的主要因素，熟悉結構設計的一般思想和方法，并能夠在自己的設計中得到應用。

　　2.過程與方法：

　　學生通過“做中學”，以自己的親歷情境，親手操作，親身體驗和各小組代表的作品展示及答辯，讓學生在探討和辯論中明確設計的目標和要求，掌握設計應考慮的主要因素，并將所學知識應用于實際問題的解決。

　　3.情感、態(tài)度與價值觀：

　　體驗結構設計的樂趣，養(yǎng)成富于想象、敢于表現(xiàn)、勇于創(chuàng)新的個性品質及良好的合作交流態(tài)度；培養(yǎng)了學生應用技術原理解決實際問題的意識；養(yǎng)成了積極、負責、安全使用技術的學習習慣和對通用技術課的學習興趣；樹立了學生的自信心，自豪感；鍛煉了學生的語言表達能力，提高了學生的技術素養(yǎng)。

　　【重點難點】

　　1.教學重點：

　　對簡易相片架結構的設計和評價。

　　2.教學難點：

　　學習如何進行結構設計，并能運用所學的有關結構的基本知識進行多方案的結構設計。

　　【教學資源】

　　本節(jié)課的教學在通用技術專用教室完成。

　　器材和設備：多媒體投影、實物展臺、學生用計算器5個、畫圖工具 25套，上屆學生設計作品10個，獎品若干。

　　【教學方法】

　　探究法、小組研討法、辯論法。

　　【教學過程】

　　教師活動

　　學生活動

　　設計意圖

　　備注

　　導入新課：

　　同學們你們有沒有自己很珍愛或者很珍貴照片？你們平時把這些很特別的照片放在哪兒？想不想將它裝在自己喜歡的相片架中放在床頭、掛在墻上……隨時可以看見？

　　一張相片就是一個故事。為了保存這些美好的瞬間，今天讓我們一起設計制作自己喜歡的簡易相片架，初步體驗簡單結構的設計，以簡易相片架為例來學習簡單結構的設計過程與方法。

　　聽講回憶并回答。

　　吸引學生導入新課。

　　1分鐘

　　二、簡易相片架的制作：

　　1.簡易相片架設計應考慮的因素：

　　讓學生思考并回答：

　　①結構設計應考慮的因素有哪些？

　　②你將要設計的簡易相片架的設計目標和要求是什么？應考慮的主要因素有哪些？

　　③還有沒有？

　　強調：設計是為了滿足人的需要的，設計是與實際生活相聯(lián)系的——要用人文的眼光看待設計。

　　2. 完成簡易相片架的設計：

　　（1）設計簡易相片架的要求：

　　①要求：

　　a、符合制作簡易相片架的設計目標及要求、應考慮的因素。

　　b、建議所用材料為同學們生活中的廢舊材料、或成本較低容易取得和容易加工的材料。（牙簽、線頭、用過的一次性杯子、考試用過的墊板、廢舊圓珠筆芯和筆桿、飲料瓶子、眼鏡盒、眼鏡架、筷子、圖片紙、雙面膠、釘子、三合板、包裝箱……）。

　　②顯創(chuàng)意、展風采：

　　a、  參加班級“簡單結構設計擂臺挑戰(zhàn)賽”。

　　每隊推選小組代表通過實物展臺用2分以內時間展示方案并講解方案的結構和設計思想（每超過30秒扣本組成績1分）。由評委評分和點評（不超過30秒），代表可補充或申辯；其他同學也可以提問，最后根據(jù)成績選出一、二、三等獎，并頒發(fā)榮譽證書和獎品。

　　注：紀律不好的隊、小組每被警告一次，扣本隊總分和小組成績1分。

　　b、有創(chuàng)意的設計作品將會被保存到通用技術教室優(yōu)秀作品展柜和發(fā)布到我校校園網進行宣傳表揚。希望每組同學充分發(fā)揮自己的聰明才智，設計出不同的方案。

　　（2）根據(jù)所學知識為設計簡易相片架作好準備。

　　①小組討論制作簡易相片架的設計目標及要求，應考慮那些方面的因素（可參照課本案例）。

　　②在相框和支架的設計上都要有創(chuàng)意，并畫出草圖，寫出簡單的說明。

　　(3)設計：

　　溫馨提示：

　　評分標準見附表。

　　3.簡易相片架的結構設計評價：

　　（1）成立評價委員會：

　　①成立評價委員會，六名評委，其中四名打分并點評，一位計算成績，一位黑板公布成績。（讓同學們公推，該同學評價要公平、公正。）

　　②頒發(fā)評委聘書。

　　③評委職責則：

　　a、運用所學知識公正的評價，并輪流對每組同學設計的作品進行點評。

　　b、統(tǒng)計評委統(tǒng)計出分數(shù)并黑板公布成績。

　　c、組織作品展示并答辯。

　　（2）評委開始組織評價：

　　1號隊派代表展示、2號隊準備——評委打分點評——2號隊派代表展示、1號隊準備、評委打分點評、統(tǒng)計評委計算成績并公布分數(shù)——1號隊派代表展示、2號隊準備、評委打分點評、統(tǒng)計評委計算成績并公布分數(shù)——2號隊派代表展示、1號隊準備、評委打分點評、統(tǒng)計評委計算成績并公布分數(shù)……

　　（3）組織頒獎。

　　（4)獲獎者感言：

　　隊長淺談活動感受。

　　思考并回答。

　　思考并回答。

　　小組討論分工設計。

　　學生繪制草圖繪制設計草圖，編寫簡單說明。學生研討思考交流并繪制草圖編寫簡要說明。

　　學生推選評委；評委就坐分工，并熟悉評價程序準備。

　　評委領取聘書。

　　兩隊隊長挑選隊員展示。每小組派代表展示作品并答辯；評委評價、計算分數(shù)并輪流點評。

　　評委宣布獲獎名單并頒獎。獲獎組別代表

　　上臺領取獲獎證書和獎品。

　　隊長發(fā)言。

　　鞏固結構設計應考慮的主要因素；引導學生要用人文的眼光看待設計，設計是為了滿足人的需要的，設計是與實際生活相聯(lián)系的。為馬上要進行的簡易相片架的結構設計做好知識鋪墊。

　　通過制作相片架的基本要求，讓學生設計出滿足需要、符合客觀條件、具有可行性、環(huán)保的作品。

　　通過目標激勵，激發(fā)學生的創(chuàng)作熱情。

　　通過顯創(chuàng)意、展風采讓同學們形成良好的評價取向。

　　通過根據(jù)所學知識為設計簡易相片架作好準備，讓學生有序的按照設計的步驟順利完成作品設計。體驗結構設計的樂趣，養(yǎng)成富于想象、敢于表現(xiàn)、勇于創(chuàng)新的個性品質及良好的合作交流態(tài)度。

　　學生在“做中學” ，培養(yǎng)學生的協(xié)作精神和探索究能力，提高學生的技術素養(yǎng)。

　　增加評委的榮譽感和責任感。讓評委和學生公正評價每一件作品，既是對知識的鞏固又是對知識和技能的升華。培養(yǎng)了學生應用技術原理解決實際問題的意識，養(yǎng)成了積極、負責、安全使用技術的學習習慣；樹立學生的自信心，自豪感；培養(yǎng)學生通用技術課的學習興趣。

　　樹立學生的自信心，自豪感；培養(yǎng)學生通用技術課的學習興趣。

　　樹立學生的自信心，自豪感；培養(yǎng)學生通用技術課的學習興趣。

　　樹立學生的自信心，自豪感；培養(yǎng)學生通用技術課的學習興趣。

　　反應本節(jié)課的學生反饋，分享學生的喜悅，樹立學生的自信心，自豪感；培養(yǎng)學生通用技術課的學習興趣。

　　3分鐘

　　3分鐘

　　15分鐘

　　1分鐘

　　16分鐘

　　2分鐘

　　布置探究作業(yè)（p29）：

　　探究：

　　在某些地震災區(qū), 居民采用“木板夾心”結構筑墻建房,這種由當?shù)剞r民創(chuàng)造出的結構能經受地震的考驗, 具有較好的抗震效果。請簡要說明這種結構的特點,并根據(jù)所學的有關結構與設計的知識,對這種結構設計進行分析。

　　教師：

　　同學們通過網絡找到木板夾心墻的圖片，再通過圖片分析其結構，用學過的知識研究其抗震原因。

　　聽講并記錄。

　　讓學生通過探究，鞏固知識，學會用結構設計的思想和方法解釋和解決生活中的現(xiàn)象和問題，加強理論與社會生活的聯(lián)系。

　　2分鐘

　　小結：

　　對獲獎作品及小組進行表揚，對未獲獎作品小組成功之處進行表揚和鼓勵；鼓勵同學們將自己設計的作品在課余優(yōu)化完成，并準備下節(jié)課制作所需器材設備。

　　聽講并思考。

　　鼓勵學生、表揚學生，增加學生課的學習興趣和熱情，樹立自信心。

　　1分鐘

　　練習：

　　1.在作業(yè)本上畫出草圖，寫出簡單的說明。

　　2、3題思考練習。

　　學生記錄并思考。

　　鞏固知識。

　　1分鐘

　　板書：

　　二、簡易相片架的制作：

　　1.簡易相片架設計應考慮的因素：

　　2.完成簡易相片架的設計：

　　3.簡易相片架的結構設計評價：

　　“簡易相片架的結構設計擂臺挑戰(zhàn)賽”成績展示

　　隊別

　　1號隊

　　2號隊

　　組別及成績

　　1

　　2

　　3

　　4

　　5

　　6

　　總成績

　　附：

　　1.評價表：

　　簡易相片架的結構設計

　　班級：____________ 第_____組 組員：_____________________________________________________

　　項  目

　　個性化需要

　　功能

　　成本

　　強度

　　安全

　　穩(wěn)定性

　　美觀

　　可行

　　環(huán)保

　　比重（滿分100分）

　　20%

　　10%

　　10%

　　10%

　　10%

　　10%

　　10%

　　10%

　　10%

　　得  分

　　總  分

　　2.統(tǒng)計表：

　　班級：____________  作品名稱：簡易相片架的結構設計

　　序號

　　組別

　　組員

　　總分

　　名次

　　1

　　2

　　3

　　4

　　5

　　6

　　7

　　8

　　3.聘書：

　　聘    書

　　在“簡易相片架的結構設計擂臺挑戰(zhàn)賽”中，________、_______、______、______、______、______同學被聘為“簡易相片架的結構設計擂臺挑戰(zhàn)賽”評委。

　　特發(fā)此證。                                                   

　　“擂臺挑戰(zhàn)賽”組委會

　　年  月  日

　　4.榮譽證書：

　　榮  譽  證

　　______同學：

　　在“簡易相片架的結構設計擂臺挑戰(zhàn)賽”中，你組______________________________________________參與設計的作品“簡易相片架”榮獲_____等獎。

　　特發(fā)此證。

　　“擂臺挑戰(zhàn)賽”組委會

　　年  月  日

　　______隊長：

　　在“簡易相片架的結構設計擂臺挑戰(zhàn)賽”中，你隊榮獲“冠軍”。

　　特發(fā)此證。

　　“擂臺挑戰(zhàn)賽”組委會

　　年  月  日

　　______隊長：

　　在“簡易相片架的結構設計擂臺挑戰(zhàn)賽”中，你隊榮獲“亞軍”。

　　特發(fā)此證。

　　“擂臺挑戰(zhàn)賽”組委會

　　年  月  日

　　班長在“簡易相片架的結構設計擂臺挑戰(zhàn)賽”中的職責

　　1.挑選六名評委：

　　按自然組分別調選三名，共六名評委，性格開朗，語言表達流利，能公正評判。

　　2.挑選兩名隊長：

　　能組織拉拉隊加油，活動結束要代表獲獎隊談獲獎感言。

　　注：自己可擔任評委或隊長

　　隊長在“簡易相片架的結構設計擂臺挑戰(zhàn)賽”中的職責

　　1.  學生開始設計時，隊長了解本隊各小組同學的設計進度與結果，安排挑戰(zhàn)組別的順序。

　　2.  在本隊成績公布后組織拉拉隊加油。

　　3.  領取本隊的冠軍或亞軍獎品。（小組獎，小組組長領取）

　　4.  活動結束要代表獲獎隊談獲獎感言。

　　比賽程序：

　　1號隊派代表展示、2號隊準備——評委打分點評——2號隊派代表展示、1號隊準備、評委打分點評、統(tǒng)計評委計算成績并公布分數(shù)——1號隊派代表展示、2號隊準備、評委打分點評、統(tǒng)計評委計算成績并公布分數(shù)——2號隊派代表展示、1號隊準備、評委打分點評、統(tǒng)計評委計算成績并公布分數(shù)……

　　評委在“簡易相片架的結構設計擂臺挑戰(zhàn)賽”中的職責

　　1.評價委員會共六名評委，其中四名打分并點評，一位計算成績，一位黑板公布成績。

　　2.四名打分評委運用所學知識公正的評價，并輪流對每組同學設計的作品進行點評。

　　3.統(tǒng)計評委統(tǒng)計出分數(shù)并黑板公布成績。

　　4.組織作品展示并答辯，展示程序如下：

　　1號隊派代表展示、2號隊準備——評委打分點評——2號隊派代表展示、1號隊準備、評委打分點評、統(tǒng)計評委計算成績并公布分數(shù)——1號隊派代表展示、2號隊準備、評委打分點評、統(tǒng)計評委計算成績并公布分數(shù)——2號隊派代表展示、1號隊準備、評委打分點評、統(tǒng)計評委計算成績并公布分數(shù)……

　　5.組織頒獎（按實際展示組數(shù)情況靈活劃分）：

　　獎項劃分：

　　一等獎1組   榮譽證

　　二等獎1組   榮譽證

　　三等獎1組   榮譽證

　　鼓勵獎1組   榮譽證

　　按隊：

　　冠軍獎  中性筆

　　亞軍獎  圓珠筆

　　評委和隊長  日記本+圓珠筆

　　教學反思

　　本節(jié)通用技術課注重學生創(chuàng)造潛能的開發(fā)，加強學生實踐能力的培養(yǎng)，使學生的想象力、批判精神、邏輯思維能力都達到了新的水平。

　　本節(jié)課學生在民主、活躍、進取的學習氛圍中學習，輕松愉快，培養(yǎng)了學生的學習興趣，激發(fā)學生的創(chuàng)造欲望；培養(yǎng)了學生的探究能力和敢于創(chuàng)新、善于創(chuàng)造的精神和勇氣，從而使學生的創(chuàng)造潛能得到良好的引導和有效的開發(fā)，使學生的實踐能力得到進一步的發(fā)展。

　　本節(jié)課將技術所蘊含的豐富的人文因素，自然地融入結構設計的教學之中，提升了學生的文化品位和人文素養(yǎng)。

　　班長在“簡易相片架的結構設計擂臺挑戰(zhàn)賽”中的職責

　　1.挑選六名評委：

　　按自然組分別調選三名，共六名評委，性格開朗，語言表達流利，能公正評判。

　　2.挑選兩名隊長：

　　能組織拉拉隊加油，活動結束要代表獲獎隊談獲獎感言。

　　注：自己可擔任評委或隊長

　　隊長在“簡易相片架的結構設計擂臺挑戰(zhàn)賽”中的職責

　　1.  學生開始設計時，隊長了解本隊各小組同學的設計進度與結果，安排挑戰(zhàn)組別的順序。

　　2.  在本隊成績公布后組織拉拉隊加油。

　　3.  領取本隊的冠軍或亞軍獎品。（小組獎，小組組長領取）

　　4.  活動結束要代表獲獎隊談獲獎感言。

　　比賽程序：

　　1號隊派代表展示、2號隊準備——評委打分點評——2號隊派代表展示、1號隊準備、評委打分點評、統(tǒng)計評委計算成績并公布分數(shù)——1號隊派代表展示、2號隊準備、評委打分點評、統(tǒng)計評委計算成績并公布分數(shù)——2號隊派代表展示、1號隊準備、評委打分點評、統(tǒng)計評委計算成績并公布分數(shù)……

　　評委在“簡易相片架的結構設計擂臺挑戰(zhàn)賽”中的職責

　　1.評價委員會共六名評委，其中四名打分并點評，一位計算成績，一位黑板公布成績。

　　2.四名打分評委運用所學知識公正的評價，并輪流對每組同學設計的作品進行點評。

　　3.統(tǒng)計評委統(tǒng)計出分數(shù)并黑板公布成績。

　　4.組織作品展示并答辯，展示程序如下：

　　1號隊派代表展示、2號隊準備——評委打分點評——2號隊派代表展示、1號隊準備、評委打分點評、統(tǒng)計評委計算成績并公布分數(shù)——1號隊派代表展示、2號隊準備、評委打分點評、統(tǒng)計評委計算成績并公布分數(shù)——2號隊派代表展示、1號隊準備、評委打分點評、統(tǒng)計評委計算成績并公布分數(shù)……

　　5.組織頒獎（按實際展示組數(shù)情況靈活劃分）：

　　獎項劃分：

　　一等獎1組   榮譽證

　　二等獎1組   榮譽證

　　三等獎1組   榮譽證

　　鼓勵獎1組   榮譽證

　　按隊：

　　冠軍獎  中性筆

　　亞軍獎  圓珠筆

　　評委和隊長  日記本+圓珠筆

結構與設計 篇8

　　簡單結構的設計

　　教　　材：（鳳凰國標教材）普通高中課程標準實驗教科書  通用技術（必修2）

　　文檔內容：簡單結構的設計

　　章　　節(jié)：第一單元結構與設計    第三節(jié) 簡單結構的設計

　　課    時：第一課時

　　作    者：錢一千（無錫市第一中學）

　　一、教學目標

　　1. 知識與技能目標

　　(1) 理解并鞏固結構的涵義、結構與力之間的關系。

　　(2) 能熟練分析一個簡單結構應考慮的主要因素。

　　(3) 能夠對紙結構進行合理的結構分析，并設計一個簡單紙結構。

　　(4) 能制作一個簡單紙結構模型。

　　2. 過程與方法目標

　　(1) 設計過程中，能充分認識不同紙結構承重性能的差異。

　　(2) 在制作過程中，能夠對影響紙結構的各個因素進行合理的分析與恰當?shù)男拚��?/p>

　　(3) 能制作承重性較好的紙結構，體驗發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的過程。

　　3. 情感態(tài)度和價值觀目標

　　(1) 形成和保持學生了解結構，研究結構的興趣與熱情。

　　(2) 體驗解決問題過程的艱辛和獲得成功的喜悅。

　　(3) 認識技術的創(chuàng)造性特征，培養(yǎng)勇于創(chuàng)造的個性。

　　二、教學重點

　　完成簡單紙結構的設計，選擇合適的紙結構形狀和連接方式搭建紙結構模型。

　　三、教學難點

　　選擇合適的紙結構和連接方式搭建紙橋結構模型。

　　四、教學方法

　　教授、任務驅動、小組合作。

　　五、設計思想

　　1. 教材分析

　　本節(jié)課是第一單元《結構與設計》第三節(jié)《簡單結構的設計》。這節(jié)內容有兩個方面要求：一是能夠對所做的結構進行簡單分析，熟悉設計一個簡單結構所應考慮的主要因素；二是進行一個簡單結構的設計，繪制設計圖并制作模型或原型。分析教材本單元的前后章節(jié)——《常見結構的認識》、《穩(wěn)固結構的探析》，這些章節(jié)中涉及到結構與力、結構的類型、結構的穩(wěn)定性、結構的強度等知識點與本節(jié)課有很強的延續(xù)性，因此本節(jié)課重點應放在如何在設計簡單結構的過程中，結合這些知識點，讓學生發(fā)揮自己的創(chuàng)造力，設計出既符合要求又各具特點的簡單結構。

　　2. 設計理念

　　簡單結構的設計，關鍵在于這個簡單結構——“載體”的選擇。按照教材上的要求選擇簡易相框的制作，在實際教學中很難吸引學生的興趣。所以必須另選一個新的“載體”來制作簡單結構，才能充分調動學生積極性和主動性，培養(yǎng)他們對結構設計的興趣。因為是結構設計，所以我很自然就會考慮到結構的承重，考慮到成本和制作的難易程度，我決定選擇紙材料，設計能承受一定重量的紙結構，放棄木塊等其他材料的結構制作。紙張本身很柔弱，但是用紙張做出來的紙結構卻能承載一定的重量，這充分說明了結構設計之功效，而且也能體現(xiàn)結構與力的關系。同時我要學生明白，高中同學制作紙結構要進行一定的研究，怎么樣才能讓我們設計的紙結構用紙量少、承載重量高；怎么樣才能設計出承載比高的紙結構。為此，我們確定了紙結構制作的設計要求：制作梁式結構的紙板，整個紙結構必須全部使用普通a4（或16k）紙，最終設計出的紙結構用紙量應在3張以內。紙結構的連接只允許使用普通的膠水或雙面膠（膠水只能起到輔助連接，不可用來承重，所以不可使用乳膠等）。紙結構在主要受力面內應滿足幾何不變性，跨度要求15cm以上，寬度7cm以上，放置在2塊等高的木塊上，最低承重要求為一灌滿沙的沙盒（豎直放置于紙板中央保持穩(wěn)定狀態(tài)，每個沙盒重約600g），在此基礎上承載比越高越好（可做破壞性試驗，看壓多少塊沙盒把紙板壓垮）。同時考慮到這堂課為紙結構設計第一節(jié)課，在讓學生大致了解紙結構制作過程的同時，讓學生摸索掌握制作紙結構的技巧，為后面學生制作紙橋等其他紙結構作好相應準備。

　　3. 教學策略設計

　　紙結構設計的要求并非這節(jié)課才提出，而是在結構設計的第一節(jié)課就已經提出，這樣就可以讓學生在學習前面知識的同時進行思考，本節(jié)課則是對紙橋制作進行具體指導。

　　(1)首先對紙張的性質進行相應分析，讓學生掌握紙張的特點——抗拉性能強、抗壓性能弱。

　　(2)由紙張的特點引出紙結構要承重就必須揚長避短，設計合適的結構提高抗壓性能，才能承受一定的重量。不同結構的承重能力不同，追求的目標是紙結構的承載比應該盡可能大。

　　(3)紙結構形狀的選擇很重要，不同結構的紙結構抗壓性能不同，引導學生自己探討選擇合適的形狀。

　　(4)紙結構的組合連接方式有多種，好的組合連接能夠有效提高紙板整體結構的強度。引導學生自己設計合適的組合連接方式。

　　(5)學生自主設計承重紙板，分成小組討論后形成小組方案。

　　(6)小組制作紙板。

　　(7)教師及時介入，通過對比介紹部分小組的作品，引導學生反思對自己的設計進行相應調整。

　　(8)在學生完成作品之后進行作品的簡單測評，即選擇部分小組作品對其進行承重測試，對于測試的結果引導學生思考如何調整修改原有設計。

　　(9)教師指導學生思考，紙結構還能有什么應用，怎么設計？（為后續(xù)紙橋制作作準備）

　　4. 學情分析

　　高中階段的學生有一定的物理力學知識和動手實踐的基礎，制作紙結構完成情況應該普遍較好。但是由于是第一次接觸紙結構設計，很多很好的結構設計往往在制作過程中會因為設計與制作的脫節(jié)而“流產”。但是不斷地修正設計——動手制作的過程本身就是一個良好的創(chuàng)新實踐過程，在這個過程中每個用心的學生都能體會到自己設計的樂趣。限于學生對紙結構認識的不同、掌握結構設計水平能力的不同，學生們最終制作出的紙橋完成設計要求的結果差異性也很大。動手能力強、思維靈活的同學更容易設計出承載比較高的作品，這樣可以讓他們把自己成功的經驗向其他同學們分享。動手能力較弱、思維比較遲緩的同學可能更多地體驗解決問題過程的艱辛，這個過程同樣是一份可貴的經驗，而且他們對結構設計的理解尤為深刻。

　　六、教學準備

　　1. 教學資源的準備

　　多媒體教學設備、通用技術專用教室、教學課件ppt、各類工具、普通a4紙張、膠水等。

　　2. 教學課件的準備

　　教學課件比較簡潔，多以直觀的圖片來說明，抓住關鍵知識點，突出中心。

　　七、教學過程

　　1. 提出問題

　　（[圖片]介紹兩個事例：（1） 一把紙結構制作的椅子上能坐人。

　　（2） 一位日本設計師在法國用7.5噸紙造了一座紙橋，能同時站立20人。

　　——引入新課。)

　　老師提問：平常你所了解紙張的特性是什么？（柔弱）為什么柔弱的紙張搭成的紙椅、紙橋能承受這么重的重量？（由學生回答中引出）因為紙椅、紙橋的結構，設計師設計的獨特的結構能承受這樣的重量。我們如何來設計能承受一定重量的紙結構？

　　老師：我們來具體研究一下紙張的特性。（板書+課件）對于架在兩個橋墩上的紙板，當中間放一個重物比如砝碼，它受到砝碼向下的壓力以外，還受到兩橋墩向上的支持力。綜合作用下橋面會發(fā)生彎曲形變，并產生相應的應力。在彎曲的過程中，紙橋的上表面處于彎曲的內層，受到向內的擠壓力；紙橋的下表面處于彎曲的外層，受到向外的拉力(如圖)；紙橋的兩個側面由于上下受力方向不同，必然會彎曲。

　　（引出結論）紙本身具有較強的抗拉能力，但抵抗壓力能力很弱。也就是說，在紙板承受砝碼重力的時候，首先被破壞而出現(xiàn)折痕的是受到擠壓力的上表面，這是我們最不愿意看到的。因此，要想紙橋能夠承受一定的重量，設計合理的承重結構，就必須揚長避短，提高紙張的抗壓能力，發(fā)揮紙張的抗拉能力，如何做到這一點呢?

　　2. 理論探究

　　老師：在日常生活中，紙張的拉力表現(xiàn)得非常驚人。用紙張的一端掛上重物（可用兩塊磁鐵吸引夾住紙張），拉住紙張的另一端可以輕松將重物提起。而同時，紙張的抗壓能力相對來說表現(xiàn)的極為特殊。將一張紙立在桌子上是很困難的，但是把它折一下，或者卷成圓形，不但能立起來，而且還能在上面壓一小塊重物，也就是說，通過折邊或卷成圓弧形可以提高紙張的抗壓能力。由此，可得出結論：選擇一個合理的截面形狀對于整個紙結構有著舉足輕重的作用。合理的截面形狀是構成整個紙結構構件的關鍵。

　　（課件展示[圖片]——一些典型紙結構的形狀）

　　（老師引導學生思考：）什么樣形狀的紙結構抗壓能力強？承載比更大？

　　（板書對幾種基本形狀的紙結構進行受力分析）

　　老師：了解了紙橋構件的基本情況，我們再來了解一下構件的連接。合理的構件連接方式能有效提高整個紙橋結構的強度。

　　（課件展示[圖片]——一些典型紙結構的組合連接）

　　（老師引導學生思考：）什么樣的構件組合連接方式更牢固？更能提高整體結構的強度？

　　3. 拓展思維

　　老師：談了這么多紙結構的形狀和組合連接，有一個問題擺在我們面前：紙橋構件的形狀和組合連接，如何合理搭配，才能盡可能滿足我們紙橋設計的要求，提高紙橋結構的承載比？

　　（請學生按照設計要求設計紙板結構模型，在學案上畫出草圖）

　　4. 實踐活動

　　老師：我們探討了紙張的特性，簡單分析了紙結構的形狀和組合連接，也自己設計了紙板結構模型。下面讓我們自己來制作一下簡單的普通紙板結構模型。

　　（同桌兩同學為一小組，以小組為單位開始制作）

　　（圖示幾種簡單紙結構的制作過程）

　　（學生動手制作，老師在旁邊進行觀察指導）

　　5. 學生反思

　　（選擇幾個小組的作品進行簡單評述）

　　老師：大家都選擇了不同設計方案來制作簡單紙板結構模型，我們來看看這個小組的同學設計制作的簡單紙橋模型，他們采用的主要是什么結構形狀？如何組合連接的？（學生思考回答）能不能再加以改進？如何改進?

　　(讓學生根據(jù)情況對自己作品進行深入思考，加以改進。各組同學之間可以適當交流經驗，取長補短)

　　6. 測試評價

　　（挑選幾組學生的作品進行承重破壞性測試——在紙板的中央，依次放上沙盒，直到紙板結構發(fā)生形變破壞，記下相應砝碼重量。）

　　7. 教師指導

　　老師與學生綜合評價：小組的簡單紙橋結構承重性能最強。（為什么最強？）

　　引導學生思考：這個小組選擇的是怎樣的構件形狀？構件的連接如何？怎么搭配的？

　　老師：今天這堂課，我們自己動手制作了簡單紙橋結構模型，雖然只是一個簡單的結構設計。但是我們體驗到了結構設計的嚴謹與美感。最后因為時間的原因，我們僅僅選取了幾組同學的作品來進行測試，盡管我們做的只是最普通的紙橋結構模型，但是我們依然可以看到同學們對結構設計的熱情與興趣。很多同學的設計很有想法，但是還不是盡善盡美，還有可以改進的地方，希望同學們課后能相互探討，獨立思考、協(xié)作完成更好的結構作品。

　　八、教學反思

　　這節(jié)課選擇了學生比較感興趣的“載體”，所以學生參與程度和熱情相當高，教學重點和難點掌握得也比較扎實。然而，實際制作中，還有很多不足，總結一下有這樣幾點：

　　1. 學生掌握的結構設計思想與方法與動手實踐能力總有差異。盡管設計的方案很好，實際制作的時候很難把設計的意圖完全貫徹到紙橋制作過程中去。

　　2. 學生動手過程中，但是制作的工藝水準普遍不是很高，直接影響了整個紙結構的強度。

　　3. 給予學生思考的時間還是短了很多，學生在課堂上面能體現(xiàn)出的好的結構設計并不多，需要課后深入思考后才能有更好的作品制作出來。

　　4. 囿于老師自身的技術水平，不可能對每個學生提出的問題做出最準確的指導。很多學生提出的問題只能依靠自身摸索，最后得到的結果也未必是最好的解決方案。

結構與設計 篇9

　　一、課程標準要求及分析

　　1.內容標準

　　（1）了解結構的涵義，能從力學的角度理解結構的概念和一般分類。

　　例　結構是指可承受一定應力的架構形態(tài)，結構可以抵抗能引起形狀和大小改變的力。

　　（2）能結合1～2種簡單的結構案例，分析結構是如何承受應力的。

　　例 支柱能抵抗壓力，捆綁能抵抗張力等。

　　（3）能通過技術試驗分析影響結構的強度和穩(wěn)定性的因素，并寫出試驗報告。

　　例　結構的類型、材料的選擇、連接處的強度等影響著結構的強度和穩(wěn)定性。

　　（4）能確定一個簡單對象進行結構設計，并繪制設計圖紙，做出模型或原型。

　　（5）能從技術和文化的角度欣賞并評價典型結構設計的案例。

　　例　趙州橋、長城、埃菲爾鐵塔、悉尼歌劇院等經典建筑的欣賞。

　　分析：首先要了解什么是結構的強度和穩(wěn)定性，而技術試驗的設計和操作過程是本節(jié)重點，目的是探究影響結構的強度和穩(wěn)定性的因素，會寫試驗報告，提高學生動腦、動手的能力，培養(yǎng)學生實事求是的科學精神，使學生認識到技術試驗是解決技術問題的重要方法和手段，加深對結構知識的理解。

　　二、教材內容分析

　　本章由4節(jié)組成，從學生的認知規(guī)律出發(fā)，由淺入深，循序漸進，分為4個層次，即了解—探究---設計---提高。

　　第一節(jié)  認識結構  讓學生了解結構的涵義、結構與力以及一般的 結構分類，感受技術與生活、生產的密切關系。對應內容標準的（1）（2）兩點要求。

　　第二節(jié)  探究結構  讓學生理解應力的概念以及影響結構穩(wěn)定性和強度的因素，包括理論分析討論和技術試驗探究。對應內容標準的（3）要求。

　　第三節(jié)  結構設計  通過活動，在制作中實踐過程中鞏固已經學過的知識和方法，加深對思想方法的理解和運用。對應內容標準的（4）要求。

　　第四節(jié)  典型結構的欣賞  以一組典型建筑為例，引導學生從技術和文化兩方面欣賞不同的結構，了解結構與技術的發(fā)展關系。對應內容標準的（5）要求。

　　本節(jié)在第一節(jié)“認識結構”的基礎上進一步對結構知識的深入“探究”。教材內容從一個工程事件引入，加深學生對工程設計中質量安全重要性的理解；教材從學生日常生活熟悉的事物入手，引導學生從以下幾個方面探究結構的性質：1、結構的穩(wěn)定性。2、結構與強度。3、結構的連接。4、技術試驗

　　1、2一個課時，3、4一個課時。

　　三、教學目標

　　知識與技能

　　1、知道結構穩(wěn)定性、內力、強度、應力的概念。

　　2、能夠通過試驗知道影響結構穩(wěn)定性和強度的因素。

　　3、能夠進行簡單的應力計算和會用強度與應力的關系來解釋一些日常現(xiàn)象。

　　過程與方法

　　1、通過簡單技術試驗，加深對結構穩(wěn)定性和強度的了解。

　　2、觀察不同的結構連接，通過試驗了解不同連接的對結構強度的影響。

　　情感態(tài)度與價值觀

　　培育學生動腦、動手的能力、對身邊事物認真觀察的意識和會利用試驗的方法了解問題真相的科學態(tài)度。

　　四、重點和難點分析

　　1、重點：掌握結構穩(wěn)定性、強度的概念及其相關知識。

　　2、難點：學生理解并進行與結構穩(wěn)定性和強度相關的技術試驗，加深對影響結構穩(wěn)定性和強度的因素的了解，認識技術試驗是解決技術問題的重要方法。

　　五、學生情況分析

　　通過第一節(jié)的”認識結構“的了解結構、結構與力、結構的分類和設計與實踐的活動，再結合高一物理的力學知識的學習和學生日常生活對結構的了解，學生對結構并不陌生，對系統(tǒng)、深入探究結構的知識有比較大的興趣，但對結構的穩(wěn)定性還停留在感性認識的階段，對聯(lián)系結構知識的實際應用還存在不少困惑（片面和錯誤認識）。              

　　通過學習讓他們對原有的認識進行糾正、完善、提高和應用，尤其親自動手感受和掌握試驗解決技術問題的方法，培養(yǎng)他們對技術問題的敏感性和探究欲望。

　　六、教學構思與流程

　　抓住課程的標準“能通過技術試驗分析影響結構的強度和穩(wěn)定性的因素，并寫出試驗報告”,突出教材的“探究”的教學指引，我的教學構思如下：

　　1、把每班學生按4—6人一組分成若干小組，每組有課堂記錄本、有組長和記錄員。

　　2、利用教材的彩虹橋坍塌的事件設計出幾個問題讓學生思考、討論，引入到結構穩(wěn)定性和強度的重要性。

　　3、演示學生制作的竹模型橋的站人受力情況，讓學生親身感受感受結構的穩(wěn)定性和強度。

　　4、結構的穩(wěn)定性：首先直接向學生介紹什么是結構的穩(wěn)定性，讓學生的探究活動方向比較明確。再根據(jù)教材的內容設計三個試驗：

　　a、 a形梯子穩(wěn)定性的探究；

　　b、落地風扇穩(wěn)定性的探究；

　　c、跨欄穩(wěn)定性的探究。

　　5、每組對試驗的分析和總結，歸納出影響結構穩(wěn)定性的因素有哪些，然后老師對結果總結，提煉知識。

　　6、結構與強度：首先師生一起來理解結構的強度是通過構件和材料來體現(xiàn)的，什么是內力，什么叫強度。再根據(jù)教材內容設計四個試驗：

　　a、同材料不同粗細的木筷子受力探究；

　　b、用相同的重物壓紙杯，塑料杯，玻璃杯比較他們的變形情況，進而反映不同材料相同結構不同強度；

　　c、強度與受力的探究：建筑物支柱受力情況，扭絞的麻繩的受力探究；

　　d、相同材料不同結構的強度比較，在第一節(jié)p8承重試驗已經反映了。

　　7、每組對試驗的分析和總結，歸納出結構強度與哪些因素有關，然后師生對結果總結，提煉知識。

　　8、課后思考：

　　a、到附近調研結構的各種組合方式，例如功能的組合、材料的組合，類型的組合。

　　b、利用剛學習的知識分析竹模型橋的穩(wěn)定性和強度的關系。

　　c、從必修1的學習中，同學們就知道構件間有不同的連接方式，請觀察常見物品中，不同的結構連接對結構的穩(wěn)定性和強度有什么影響？

　　七、教學用具

　　模型橋、落地風扇，跨欄、a形梯子，長尺子，彈簧測力計（彈簧）、麻繩，木筷子，紙杯，塑料杯，玻璃杯，厚硬紙。

　　八、教學方法

　　小組討論，多媒體課件，演示實驗，理論分析理解，探究試驗、課外調研

　　九、教學過程

　　教學環(huán)節(jié)

　　教師教學

　　學生活動

　　設計意圖

　　十、教學反思：

　　1、一節(jié)課要把握、理解好課程標準，利用好教材和教師用書，結合學校教學資源和當?shù)氐慕虒W資源和學生的實際情況，適當調整教材的內容和添加必要的教學資源，以收到更好的教學效果，讓學生最大的獲益。

　　2、通用技術課程就是要學生更多的動腦、動手，課堂涉及到物體的，盡可能讓學生面對實物進行探究、分析、學習。

　　3、學生知識的獲取，最好是通過課堂活動獲得，個別知識也可以由老師直接給出，師生一起去理解。

　　4、本節(jié)課的探究試驗，如果學生綜合素質高能力強，完全可以不需要老師出示探究指引，由小組商量探究，這樣要比較多的時間。

　　5、教學過程要多角度（包括正、反向）進行教學，效果會更好，有目的的培養(yǎng)學生創(chuàng)造性想象、批判性思維及問題解決的能力。

結構與設計 篇10

　　[知識要點]

　　一、結構的含義

　　1.架構

　　物體的主體框架與構造形式，一般稱為架構。

　　2.構件

　　結構的各組成部分，通常稱為構件。

　　3.結構

　　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和形態(tài)。

　　二、結構的功能與分類

　　1.結構的功能

　　結構是為了承受力和抵抗變形，這便是結構的本質。

　　2.結構的分類

　　從力學的架構與形態(tài)考慮，結構可分為：

　　(1)實心結構

　　房屋的墻體、水庫的大壩、古代城墻等，都屬于實心結構。它的特點是能承受較大的壓力。這類結構的特征是幾何外形簡單，通常有桿（柱）、板、體等之分。

　　(2)框架結構

　　教室的門、窗，常用木框架、鐵框架、塑料框架、塑鋼框架。自行車車體是鋼管桁架式框架；輸電鐵塔是鐵質桁架式框架等，都是框架結構。它們由梁、柱、桿、管等組成。

　　框架結構的特征是幾何外形較為復雜，能承受垂直和水平荷載。框架結構的制作較為方便，又節(jié)省用料，在實際中被廣泛采用。

　　(3)殼體結構

　　日常使用的各式各樣的飲水杯、儲水壺、文具盒、儲蓄盒、鋼板制成的裝甲車。用于太空飛行的艙體，工業(yè)儲油的球形大油罐，運油的圓柱形車載大油罐，航道標識用的浮標等，從架構與形態(tài)看，都同屬殼體結構。

　　殼體結構的特征在于殼體內空，受力合理，形態(tài)穩(wěn)定。

　　三、結構的受力

　　1.荷載

　　(1)含義

　　作用在結構上的外力，稱為結構的荷載。

　　(2)分類

　　①恒載

　　不隨時間變化而變化的永久性荷載

　　②活載

　　隨情況變化而變化的可變性荷載。如雪載、

　　2.梁的受力

　　荷載作用傳到梁上，梁受力變形如圖所示：

　　圖中，梁的上部，受壓力，材料被擠壓；下部，受張力，材料被拉伸。防止梁過分彎曲的最簡單方法，是在梁的下面增加支撐點。[來源:學。科。網]

　　3.拱結構

　　即中間高四周低呈弧形的曲面。荷載壓力作用于拱上，圓拱再把力傳到其四周的支撐上。在較大的跨度情況下，建筑物多采用拱結構。這樣的結構既有利于承載，又美觀。

　　四、結構的性質

　　1.強度

　　(1)內力

　　外力使構件發(fā)生變形的同時，構件內部分子之間隨之產生一種抵抗變形的抵抗力。內力，是用來抵抗外力與變形，并力圖使變形部分復原的力。

　　(2)應力

　　作用在單位面積上的內力，稱為應力。結構所容許承受的最大應力，叫容許應力。應力可用下式： 表示，式中，n為內力，s為構件截面積。應力的計量單位為n/mm2或 n/cm2。

　　(3)強度

　　①含義

　　物體結構抵抗變形的能力。

　　②強度與應力的關系

　　用應力來衡量強度，既科學又確切。結構所受應力就越小，強度就越大。

　　③影響結構強度的因素

　　a形狀：構成的形狀略有改變，強度就會改變。

　　b材料：不同的材料有承受不同應力極限的能力。形狀相同，材料不同，強度就不同。

　　c材料的連接方式：不同的連接方式，受力傳遞方式和效果不一樣。

　　④結構構件的連接方式

　　a鉸連接：被連接的構件在連接處不能相對移動，但可相對轉動。具體有松栓、松鉚等，

　　b剛連接：被連接的構件在連接處既不能相對移動，也不能相對轉動。具體有榫接、膠接、焊接等。

　　2.穩(wěn)定性　　　

　　(1)穩(wěn)定與不穩(wěn)定

　　指的不是狀態(tài)絕對不變，而是指受擾后，允許狀態(tài)有所波動，但當擾動消失后，能重新返回到原平衡狀。不能回到原有平衡狀態(tài)，為不穩(wěn)定。

　　(2)結構穩(wěn)定性的含義

　　結構具有阻礙翻倒或移動的特性，就是結構穩(wěn)定性。

　　(3)影響結構穩(wěn)定性的因素

　　①結構的形狀

　　一個物體是否容易被翻倒、推倒，與它的支撐底面形狀、底面積大小有主要關系。如“a”字形比“v”形結構穩(wěn)定。

　　②重心的位置

　　重心位置越低，結構越穩(wěn)定。如不倒翁。

　　③結構所受的運動和力。

　　(4)增加結構穩(wěn)定性

　　①減小長細比：長細比，指的是結構的縱向長度與橫向截面的最大尺寸（如圓的直徑）之比。如梁，長細比越大，越易彎曲；如果是桿件，長細比越大，也越易變形。

　　②利用三角形框架及其組合結構，可以有效地增加結構的穩(wěn)定性。如自行車車體。

　　五、結構設計

　　1.設計考慮的主要因素

　　強度、穩(wěn)定性、成本、功能、人的個性化需要、壽命、安全、美觀等。

　　2.一般過程

　　(1)選擇一個設計對象或項目。

　　(2)先從功能的角度進行強度和穩(wěn)定性分析，再結合其它方面思考設計方案和選擇材料。

　　(3)構思時，要從畫草圖開始，并與其他人員共同商討。

　　(4)方案確定之后，應繪制出比較規(guī)范的設計圖紙，并做出原型或模型。

　　六、欣賞和評價典型結構設計

　　對經典結構應從技術和文化的角度欣賞。

　　1.技術的角度：結構使用功能的實現(xiàn)，結構的穩(wěn)固耐用，結構造型設計的創(chuàng)意和表現(xiàn)力，材料使用的合理性，工藝制造的精美程度等。

　　2.文化的角度：結構的文化寓意與傳達，公眾認可的美學原則，反映的時代、民族、習俗方面的特征，結構的個性特征等。

　　[典型例題分析]

　　1.每項設計都要考慮到結構問題，把結構問題處理妥善不僅產品牢固，而且外形美觀、使用方便。

　　(1)物體的主體框架與構造形式，一般稱為(    )

　　a.框架    b.結構    c.架構    d.構造

　　(2)水庫的大壩是(    )

　　a.實心結構           b.框架結構

　　c.殼體結構           d.纜索結構

　　(3)在日常生活中，你所見到的以下哪一結構是不屬于利用不穩(wěn)定的結構實現(xiàn)某些功能的(    )

　　a.游樂設施的蹺蹺板功能結構

　　b.房間門口的活頁功能結構

　　c.學校運動場的籃球架結構

　　d.圓珠筆的筆尖結構

　　(4)下列結構是受自然界事物結構啟發(fā)而產生的是(    )

　　a.鋼筆    b.潛艇    c.課桌    d.黑板

　　(5)結構是指物體的各組成部分之間的   

　　和         。

　　解答：(1)c (2)a (3)c (4)b (5)搭配  排列

　　2.殼體結構是我們常見的結構之一，殼體結構的物體與我們的生活息息相關。

　　(1)下列物體不屬于殼體結構的是(    )

　　a.飲水杯    b.油罐    c.紅磚    d.籃球

　　(2)自然界中殼體結構的物體很多，如： 

　　（至少舉4種）

　　(3)殼體結構的特征是              

　　解答：(1)c  (2)西瓜、雞蛋、貝殼、桂圓、椰子、鴨蛋等  (3)殼體內空，受力合理，形態(tài)穩(wěn)定。

　　[探究互動]

　　一、選擇題

　　1.分別在一根竹竿和一根同樣尺寸的脆性塑料桿上不斷加掛相同質量的重物，竹桿比脆性塑料桿能掛更多重物而不斷裂，此實驗證明     影響結構的強度(    )

　　a.形狀                    b.材料

　　c.構件間的連接方式        d.重心位置

　　2.在自行車家族中，有性能各異的不同車型。如裝有輔助小輪的童車、雙梁載重車、彎梁女式車、雙座比腳蹬的雙人車等，這些特殊功能的實現(xiàn)，是因為設計者改變了(    )

　　a.車的自重           b.車的材料

　　c.車的結構           d.車的大小

　　3.鋼筋混凝土梁與無鋼筋的水泥梁相比，哪方面強度更強(    )

　　a.抗彎    b.抗壓    c.抗拉    d.抗剪

　　4.我們常用的a形梯不直接采用鋁合金片，而用長方形截面的鋁合金構件，這說明影響梯子結構強度的是(    )

　　a.構件的材料         b.構件的形狀

　　c.重心的高低         d.連接方式

　　5.下列物體的結構類型中，屬于實心結構的是(    )

　　a.電燈泡            b.乒乓球

　　c.橡皮擦            d.籃球

　　6.鉆石有令人難以置信的強度，就是因為它的分子結構為四面體，每個四面體都有四個角、四個面和六條邊，每一個面都是一個三角形，說明鉆石的強度與       有關(    )

　　a.結構的形狀             b.使用的材料

　　c.構件之間的連接方式     d.穩(wěn)定性

　　7.家用落地扇的底座一般做得比較重，這是為了(    )

　　a.增加風扇的強度  b.增加電風扇的穩(wěn)定性

　　c.安裝電線的需要  d.更加美觀

　　8.我們在日常生活學習中，所使用的物體數(shù)不勝數(shù)，比如：板凳，我們在設計其時這所以讓其構件采用榫卯連接方式，而不用釘連接。主要原因是前者的連接方式比后者更(    )

　　a.結實                  b.穩(wěn)定

　　c.穩(wěn)定和結實            d.以上都不是

　　9.下列物體中，不屬于殼體結構的是(    )

　　a.雞蛋                  b.油罐

　　c.自行車                d.便攜式飲水杯

　　10.下列結構中分類錯誤的是(    )

　　a實體：墻體       b桁架：加油站的頂棚

　　c框架：窗戶      d殼體：籃球架

　　11.現(xiàn)實生活中的藝術品可發(fā)說是數(shù)不勝數(shù)。比如：不倒翁，它在某些藝術家的眼中被稱為是“幽默的線條”。原因總是“不倒”，那么我們看其“不倒”的原因是(    )

　　a.構成其材料的強度大  

　　b.其形狀美觀

　　c.其重心低

　　d.其重心低，并且底面是光滑的弧面

　　12.以下關于荷載的說法不正確的是(    )

　　a.同種荷載有可能在不同的狀態(tài)下使物體的構件產生不同的變形方式。

　　b.同一結構的中構件有可能成為其它構件的荷載。

　　c.龍卷風屬于偶然荷載，房梁屬于恒載。

　　d.同一構件，無論任何狀態(tài)下，其變形方式是固定的

　　13.我們所用的板凳屬于    結構(    )

　　a.實心結構             b.框架結構    

　　c.空心結構             d.殼體結構

　　14.在舉辦運動會的時候，運動員在單杠上做大回環(huán)姿勢時，會使杠體產生      變形(    )

　　a.拉伸                b.彎曲 

　　c.壓縮                d.斷裂

　　15.下列屬于恒載的是(    )

　　a.雪載                b.風載      

　　c.雨載                d.房梁

　　16.下列屬于拱結構特點的是(    )

　　①矩形平面 ②美觀  ③有利于承載

　　a.①②                b.①③     

　　c.②③                d.①②③

　　17.影響結構穩(wěn)定性的因素有(    )

　　①物體的形狀 ②材料 ③材料之間的聯(lián)接方式④物體重心的位置          

　　a.①②③               b.②③

　　c.①④                 d.①②③④

　　18.分析下列物體的結構類型，判斷哪個不屬于殼體結構(    )

　　a.西瓜                 b.圓形陶瓷飾品 

　　c.貝類                 d.金字塔

　　19.任何構件在設計和使用過程中都要考慮構成材料的各種性能，下圖中上部鋼筋混凝土構件使用最優(yōu)的是(    )

　　20.構件的穩(wěn)定性和承載性是技術工作安全的保障，相同構件p，采用a、b、c、d四種不同的連接方式（如圖所示），在其上部圖示位置施加外力f。四種結構承載力最大，穩(wěn)定性最好的是(    )

　　二、填空題

　　1.我國的硬木家具之所以受到世界矚目的主要原因是              。

　　2.鐵路路基的斷面都呈梯形，上窄下寬，這是增大路基的           。

　　3.結構的本質是                   。結構從力學的架構和形態(tài)分為          、    

　　、            。

　　4.荷載按時間分為           、       

　　、             ，與之對應的例子分別有  

　　、           、             。

　　5.結構穩(wěn)定性指的是                 。

　　6.結構是指                     ，也可以稱為是        與           之和。

　　7.“嫦娥一號”是用長征三號甲運載火箭送入太空的。長征三號甲運載火箭屬于      結構。

　　8.南方雪災導致國家主干電網部分輸電塔覆冰垮塌，這些輸電塔屬于       結構。從穩(wěn)定性角度分析，除冰的順序最好是從            。

　　9.影響結構強度的因素有       、        

　　、           。

　　10.有的礦泉水瓶子上有若干凸起的橫向紋路，它的作用是                          。

　　11.結構構件的連接通常有       、     兩類。

　　三、填表

　　小明在挑選座椅時采用了以下試驗方法，請你為他填寫所測試的內容。

　　測試方法 測試內容

　　親自坐在椅子上感受一下 ①

　　在椅子上使勁摁一摁、壓一壓 ②

　　用手晃一晃椅子 ③

　　四、簡答題

　　1.作為設計師，在設計任何一種產品時應考慮多方面的因素，其中就包括材料的合理性選擇，我們在選材時應考慮材料的固有特性應滿足設計產品的使用功能和使用壽命等要求。從此段話中我們可以看出什么是影響結構強度的因素。除此因素之外，還有什么因素能夠影響結構的強度？

　　2.有一個筷子，這個筷子的容許應力為40n/cm2，此處截面積為4cm2，如果外界給它一個外力，使它產生180n的內力，筷子會不會斷，為什么？

　　3.籃球架結構的穩(wěn)定性直接影響籃球運動的安全。如圖所示，分析球架是如何保持穩(wěn)定性的（至少兩點）         

　　4.禮炮采用豎筒炮架燃放，不僅炮架很不穩(wěn)定，而且還具有一定的危險性，請你運用所學知識，對豎筒炮架提出改進建議并說明其合理性。

　　[參考答案]

　　一、選擇題

　　1.b 2.c 3.c 4.b 5.c 6.a 7.b 8.a 9.c 10.d 11.d 12.d 13.b 14.b 15.d 16.c 17.c 18.d 19.b 20.a 21.a

　　二、填空題

　　1.它采取了榫卯的構造形式

　　2.穩(wěn)定性

　　3.承受力和抵抗變形  實心結構  框架結構  殼體結構

　　4.恒載  活載  書   風

　　5.結構阻礙翻倒或移動的特性

　　6.物體各組成部分的搭配和排列   構件 架構

　　7.殼體

　　8.框架   從上到下

　　9.形狀  材料  材料之間的連接方式

　　10.增大瓶子的強度，不易變形；增大手與瓶子之間的摩擦力，不易滑落

　　11.鉸連接   剛連接

　　三、填表

　　①舒適度 ②強度 ③穩(wěn)定性

　　四、簡答題

　　1.材料，除此因素之外，影響結構強度的因素還有形狀、材料之間的連接方式。

　　2. =180/4=45（n/cm2）

　　因為45n/cm2大于40n/cm2

　　所以筷子易斷裂

　　3.固定底座  利用三角形及其組合結構，有效的增加結構的穩(wěn)定性  增大底座面積

　　4.通過一定的方法增加結構的穩(wěn)定性，如可增加底座面積或減少炮筒長度以降低重心位置。

結構與設計 篇11

　　第一章結構與設計

　　第二課時結構的受力分析

　　【學習目標】

　　1、了解描述結構受到的幾種類型的力

　　2、通過兩個簡單的結構案例的受力分析，掌握對結構受力分析的方法

　　【課程導入】

　　我們在技術所研究的結構主要就是從力的角度進行，現(xiàn)在我們就來看兩個例子——單杠和棚室屋架的受力分析。

　　【學習過程】

　　一、常見結構受力的形式

　　1、拉 力

　　2、壓 力

　　3、剪切力

　　4、扭轉力

　　5、彎曲力

　　二、結構的受力分析

　　1、單杠

　　⑴單杠的構件有         、         和          。

　　⑵ 受力分析

　　人體靜掛在杠體上時，杠體向      彎曲，立柱受到         作用。

　　人在完成大回環(huán)的過程中，杠體總是朝著                    的方向彎曲，立柱會發(fā)生彎曲。此時立柱需要抵抗住         與          兩類變形。

　　嘗試一下設計

　　單杠是每一個學校都有的器材，由于安裝不當，在個別學校曾發(fā)生單杠倒塌的事故，你能否結合自己所學的知識，提出幾種提高單杠穩(wěn)定的方法。

　　2、棚室屋架結構分析

　　⑴棚室中的粱和墻所承受的力有          和         之分。

　　⑵粱變形的特點

　　【鞏固性檢測】

　　1、晾曬衣服時，通常的做法是在兩根柱子之間系上一根軟繩，如圖所示。在本結構中，柱子主要受到（  ）。

　　a.彎曲力和扭轉力    b.彎曲力和壓力   

　　c.剪切力和拉力      d.扭轉力和壓力

　　2、如上圖所示，在本結構中，以下說法正確的是（   ）

　　a、繩子對右側柱子能產生垂直下壓和水平右拉的效果

　　b、繩子拉的越緊，晾衣服時易斷

　　c、繩子拉的越松，晾衣服時易斷

　　d、以上說法都不正確

　　3、上刀梯是湘西苗族的傳統(tǒng)活動，表演者為了保證教腳不受割傷，必須力求腳面垂直落在刀刃上，絕不滑動。此時腳面承受（  ）

　　a、拉力    b、壓力    c、剪切力   d、彎曲力

　　4、鋼筋混凝土梁比無鋼筋的水泥梁的（  ）強度

　　a、抗彎   b、抗壓    c、抗拉    d、抗剪

　　5、在日常生活中，使用螺絲刀時，螺絲刀主要承受什么力？

　　a、拉力    b、壓力   c、彎曲力   d、扭轉力

　　b  c

　　拉 力

　　物體所承受的拉拽力

　　結構承受拉伸時，作用在結構（經常稱為拉桿）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。

　　擠壓物體的力

　　結構承受壓縮時，作用在結構（習慣上稱為壓桿）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。如液壓機的頂桿工作時就是受壓。

　　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

　　結構在受剪切時，結構所承受的力是分別作用在構件相對的兩個面上，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。

　　反方向向物體兩端均勻施力 ,使物體發(fā)生扭轉形變的力

　　承受扭轉的構件一般都稱為軸。它承受的外力是一對作用在軸兩端面內，轉向相反的力偶矩。

　　作用于物體 ,使它產生彎曲的力

　　承受彎曲載荷的構件，一般稱為梁。梁在承受彎曲時，受力情況比較復雜，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的力偶矩。其作用力是使梁產生彎曲變形。

結構與設計 篇12

　　第一章結構與設計

　　第三課時結構強度的分析

　　【學習目標】

　　1、

　　【課程導入】

　　我們

　　【學習過程】

　　一、教師：前一節(jié)課我們學習了結構的基本知識，對結構有了初步的認識。大家知道結構是無處不在的，（觀看幻燈片）注意觀察這些結構，請同學回憶什么是結構？

　　學生發(fā)言：結構是指事物的各個組成部分之間的有序搭配和排列。

　　學生發(fā)言：從力學角度來說，結構是指可以承受一定力的架構形態(tài)，它可以抵抗能引起形狀和大小改變的力。

　　教師：（觀看幻燈片）來看一下這些圖片，在日常生活中，我們時常會看到翻到在地的物體。是什么原因出現(xiàn)了圖上所示的現(xiàn)象？

　　學生發(fā)言：這些物體失去了平衡。

　　教師：在臺風來之前它是穩(wěn)定的！是什么原因出現(xiàn)了不平衡狀態(tài)？

　　學生發(fā)言：是臺風把它們吹倒了！

　　[引出問題]：那到底什么樣的結構是穩(wěn)定的，什么樣的結構又是不穩(wěn)定的？

　　第二節(jié)  穩(wěn)固結構的探析

　　二）、新課內容：

　　結構的穩(wěn)定性是指結構在負載的作用下，維持原有平衡狀態(tài)的能力。

　　臺風過后，部分結構卻完好無損，這又說明，有的結構穩(wěn)定，有的結構不穩(wěn)定。

　　想一想：

　　結構的穩(wěn)定性與什么因素有關？

　　填表說明下表中的物體有可能因受哪些力的作用而出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象，并根據(jù)你的生活經驗，簡要說明原因。（p012）

　　物體

　　受到的外力

　　不穩(wěn)定的主要因素

　　廣告牌

　　重力、風力

　　底座小、重心高、受風面積大

　　落地燈

　　重力、撞擊力

　　底座小、重心高

　　底小口大的空竹簍

　　重力、撞擊力

　　底座小、重心高

　　（一）影響結構穩(wěn)定性的主要因素：

　　[實驗探究1]：

　　學生拿一本書，讓它直立在桌面上，它馬上傾倒了，顯然，其穩(wěn)定性不好。

　　同樣的一本書，把它的下端各書頁展開一定的角度，仍舊將它直立在桌面上，它就能很好的挺立住。

　　因素一：支撐面積的大小

　　1.穩(wěn)定性與支撐面積的大小有關

　　支撐面越大越穩(wěn)定，越小越不穩(wěn)定。

　　a.落地電風扇或者賓館里的落地燈，它們都有一個比較大的底座。

　　[引導學生得出結論]：結構的底座，結構與地面接觸所形成的

　　b：為什么大壩的橫截面總是建成梯形？

　　生：思考回答

　　師：大壩需要承受很大的力的作用，如自身的重力，水的沖擊力、壓力等等，要起到防洪的作用，大壩必須要求非常穩(wěn)固。大壩建成梯形，增大了與地面接觸所形成的支撐面，支撐面越大越堅實，穩(wěn)定性就越好。

　　c.為什么許多課桌椅的支撐腳要做成往外傾斜？

　　生：思考回答

　　師：這是為了進一步增大與地面接觸所形成的支撐面積，增加穩(wěn)定性。從而引導學生得出結論：結構的穩(wěn)定性與支撐面積大小有關。

　　注意：支撐面≠接觸面。（接觸面是物體與地面接觸形成的面。支撐面是物體與地面接觸形成支撐點的連線與地面構成的面。）

　　[實驗探究2]：顯示落地扇的圖片

　　師：落地扇為什么不易傾倒？

　　生：思考回答

　　師：落地扇的底座采用較重的材料，風扇比底座輕很多，使落地扇的重心降低。

　　因素二：重心位置

　　2.結構的穩(wěn)定性與重心位置有關。

　　物體重心越低，越穩(wěn)定。

　　a.不倒翁為什么不倒？如果在它脖子上掛上一定數(shù)量的鐵環(huán)，它還會不倒嗎？

　　師：研究不倒翁的結構，發(fā)現(xiàn)不倒翁的重心很低，就在它與地面的接觸點上，所以不倒，如果往它的脖子掛上鐵環(huán)，它的重心位置升高了，當鐵環(huán)達到一定數(shù)量時，不倒翁就不在是不倒翁了。

　　[引導學生得出結論]：重心的高低影響結構的穩(wěn)定性。重心越低,穩(wěn)定性越好;重心越高,穩(wěn)定性越差。

　　b.以前的農作物個子高，遭遇暴風驟雨容易傾覆，造成減產；現(xiàn)在的農作物普遍個子矮。就是利用了重心低結構穩(wěn)定的原理。

　　c.屏幕顯示比薩斜塔的圖片，比薩斜塔為什么不倒塌？（簡單介紹比薩斜塔。）

　　比薩斜塔(campanile di pisa)其實是比薩教堂(duomo)的一部份，整座教堂建筑分為主教堂、洗禮堂與鐘樓三大部份。主教堂采用了拉丁十字架式，有些設計高雅別致的柱子作裝飾；教堂的正面是洗禮堂，緊接著教堂而興建；在后方有一羅馬式的建筑，其圓頂部份是在百多年后才興建的，采歌德式的設計，像是一個圓球上的圓錐體，十分獨特。

　　據(jù)說，大約在10紀，比薩王國打了一次勝仗，掠獲了大批財寶。為了炫耀功績，大公決定建筑一座大教堂，在教堂旁邊修一個鐘塔。鐘塔建到三層時就發(fā)現(xiàn)向南傾斜，被迫停工。94年之后，比薩人建塔之心不死，找來著名工程師皮薩諾反復測量，證實此塔雖斜，但無倒塌之虞；便又繼續(xù)修建并把每層南面的柱子略微加高一點。比薩斜塔離大教堂20多米，本是大教堂的鐘樓，外觀呈圓柱形，是由白色大理石砌成。

　　據(jù)說比薩斜塔是用比薩艦隊運來的六艘戰(zhàn)利品建成的。根據(jù)塔基上的碑文記載，它從1174年始建，1350年竣工，經歷了176年。但由于塔身過重，地質松軟，因此塔身仍以每年1.25毫米的速度向南傾斜。到1999年1月，塔頂比中軸線偏斜已達4.8米。意大利當局為了拯救斜塔，已向全世界廣泛征求保護方案，同時在塔的北側加壓了830噸的鉛塊，并在塔身的三分之一處加了一圈銅纜，向北牽拉固定。不過斜有斜的好處，每天為“斜”而來的參觀者多達10余萬人，扔下大把大把的銀子。如果它是一座正塔，比薩就不會有今天的風光，也就不會有這么多便宜可占了。

　　比薩斜塔高54.5米，直徑16米，重約1.4萬噸。斜塔共有八層，除底層和頂層有所不同外，其余六層結構完全一樣。斜塔底層有15根圓柱，中間六層各有31根圓柱，頂層12根。沿石柱有寬4米的環(huán)行走道。斜塔每層都有拱門，總共有213個，斜塔底層墻壁上刻有浮雕，頂層有鐘亭。塔內有螺旋臺階294級，供游人登塔，遠眺全城風光。

　　比薩斜塔是世界建筑史上的一大奇跡。由于塔身壓力過重和地質松軟，南面的地基比北面約低2米。在施工期間塔身既出現(xiàn)輕微傾斜，隨著工程的進度，傾斜度不斷增加。到塔身建到第三層時，可明顯看出傾斜，曾一度停工。一百多年以后，經工程師托馬索·皮薩諾精心測量和計算，證明比薩斜塔雖傾斜，但不會倒塌，使工程繼續(xù)按原設計繼續(xù)施工，直到竣工。

　　比薩斜塔位于意大利中部比薩古城內的教堂廣場上，是一組古羅馬建筑群中的鐘樓，這座堪稱世界建筑史奇跡的斜塔，不僅以它“斜而不倒”聞名天下，還因為1590年，意大利的偉大科學家伽俐略，曾在斜塔的頂層做過自由落體運動的實驗，讓兩個重量相差10倍的鐵球，同時從塔頂落下，結果，兩球同時著地，一舉推翻了束縛人們思想近xx年的希臘著名學者亞里士多德關于重量不同的物體其下落的速度也不相同的“物體下落速度與重量成正比”的理論。伽俐略開創(chuàng)了實驗物理的新時代，被人們稱為“近代科學之父”，而他用來做實驗的斜塔也因而更加遐邇聞名。

　　通過分析長方體重心的垂線位置與穩(wěn)定性示意圖，使學生容易理解，比薩斜塔不倒的原因是它的重心所在點的垂線落在塔的底面的范圍內。當塔傾斜到一定程度，重心的垂線不再落在塔的底面時，塔就會傾倒。

　　[引導學生得出結論]：結構的穩(wěn)定性與重心位置有關。

　　結構重心的位置：結構重心所在點的垂線是否落在結構底面的范圍內，落在就是穩(wěn)定的，沒有就是不穩(wěn)定的。

　　例如：一摞書，整齊放置時的穩(wěn)如泰山；另一種放法：每本都往一邊慢慢往外放置，到一定程度時一摞書就全倒了。

　　小資料（中國的斜塔）：遼寧瑞州古塔，現(xiàn)存塔身高10米，塔身向東北方向傾斜12度，塔尖水平位移1.7米。該塔建成之后雖幾經地震與洪水破壞，卻始終斜而不倒，堪稱奇跡。

　　3、結構的穩(wěn)定性與它的幾何形狀有關。

　　a、a字形梯為什么載人時能夠保持穩(wěn)定？如果沒有梯子中間的

　　生：思考回答

　　師：一般情況下，梯子打開的時候，梯面與地面組成三角形，梯子本身就能站得穩(wěn)。當連接兩個梯面的橫桿拉直時，兩個梯面的上半部分就與橫桿構成了穩(wěn)定的三角形，這就進一步加強了梯子的穩(wěn)定性，保證梯子能承受人體的壓力。如果沒有梯子中間的拉桿，載人時就不能保持穩(wěn)定。

　　b、照相機的支撐架為什么常使用三腳架而不用其他形狀？

　　生：思考回答

　　師：分析，因為三角支架與地面有三個接觸點，形成的三角形結構使照相機的支撐架更容易穩(wěn)定。

　　師：通過上面的分析，我們知道，結構的穩(wěn)定性與它的幾何形狀有關。

　　補充（三角形穩(wěn)定性的應用）：建筑中廣泛運用了三角形的穩(wěn)定性。房子、橋梁的桁架大多都是由多個三角形構成的；鋼架結構的十字梁同樣是運用這一原理，在四邊形的框架中用兩條桿件作對角線，形成多個三角形，既節(jié)省了材料，減輕了結構的質量，又有效地加強了結構的強度和穩(wěn)定性。十字鋼梁也是建筑中常用的構件，如在高壓輸電的鐵塔、懸索橋的塔架，以及摩天大樓鋼架結構中都被普遍地采用。

　　[案例分析]：靜止狀態(tài)的單車如何保持穩(wěn)定（課本：p14）

　　（2）單腿支撐

　　探究

　　1.調整單腳支撐位置，研究何時最易倒下，何時最平衡？自行車騎起來時，只有兩個支撐點，為什么不會倒下呢？

　　[試驗 ]：學生騎自行車

　　[教師講述]：在靜止情況下，自行車本身不能自我平衡，需要加一支撐腳。當由騎車人和自行車構成一個系統(tǒng)時，系統(tǒng)動起來之后，騎車人為系統(tǒng)注入動力，從而在自行車前進的時候，通過人的不斷調節(jié)，自行車和騎車人與地面垂直，使自行車的重心落在車輪與地面接觸的面積內。因此，在沒有明顯的外力干涉時，這一動態(tài)系統(tǒng)能夠表現(xiàn)出一種穩(wěn)定。

　　2.走鋼絲的人為什么要拿一條長棒？

　　注意:運動狀態(tài)下與靜止狀態(tài)下物體的穩(wěn)定條件有所不同。

　　這個謎，直到本世紀八十年代初才解開。一位美國的物理系研究生，通過電腦進行復雜的運算，終于從理論上解決了。問題就出在旋轉速度和摩擦上了。陀螺在旋轉起來時，支持點周圍也不免與支持面（桌面）產生摩擦，而這種旋轉的物體總是使運動趨向于摩擦更小的狀態(tài)。當陀螺搖搖晃晃地立起來，終于使一個尖端著地時，就逐漸達到了支持點面積最小，穩(wěn)定旋轉的狀態(tài)，水平的能量轉化成為繞對稱軸旋轉的動作。當然，由于摩擦，它的轉速又會慢慢減小。然后開始搖晃，最后，倒下來，因為這時它要趨向重心更低，更穩(wěn)定的狀態(tài)。(陀螺效應：凡是高速旋轉的物體，都有一種使轉動軸保持不變的能力，這種能力使得陀螺即使在不平的支持面上轉動也不會倒下。教師演示滾動的硬幣不倒，轉動的陀螺不倒的演示試驗。所以一旦自行車運動起來后，轉動的車輪也具備這種能力，這種能力使得自行車即使發(fā)生了傾斜，也能自動地把自行車調整過來，這就是自行車不倒的原因。)

　　馬上行動：摩托車的支撐架（課本：p14）

　　[教師總結]：運動狀態(tài)下與靜止狀態(tài)下物體的穩(wěn)定條件有所不同。結構的穩(wěn)定性在日常生活中有著廣泛的應用，一方面人們利用穩(wěn)定的結構抵抗外力、承受負載，另一方面又利用不穩(wěn)定的結構實現(xiàn)某些功能。

　　拓展：不穩(wěn)定的結構應用 

　　學生舉例：如移動門、折疊椅等等。

　　1.倒置的啤酒瓶可以預報地震。

　　2.在打水的桶口邊掛一重物，在水面時能自動翻倒打水。  

　　[學生快速閱讀案例]：  

　　虎丘是蘇州兩千五百倉桑的見證。高高聳立在山頂?shù)幕⑶鹚�已經成了蘇州的標志。

　　虎丘斜塔日益著名，并且因為它和吳王墓撲朔迷離的關系令科學家和游客興致倍增。

　　到了公元15xx年，唐伯虎、王鏊等人因池水干涸，發(fā)現(xiàn)墓門，留下石刻。1955年人民政府清理劍池時確時找到了一條長約10米的石胡同，盡頭呈喇叭狀，容四人并立，并有一橫三豎四塊青石琢成的長方形石板，顯然均為人工所為。根據(jù)墓門的形制和朝向，完全符合春秋戰(zhàn)國時期的墓制。因此推測可能為吳王墓。但因墓恰巧在塔底下，且規(guī)模宏大，一旦開挖必影響塔，因而作罷，未打開墓門，留下千古之謎。現(xiàn)在的情況是虎丘后山為土堆砌，前山為巨石，因而推測后山為人工所堆。如果是這樣，就和虎丘塔的傾斜有關。因為地基不牢，重6000噸的塔便傾向土堆的一邊。所以，我們不妨認為，是吳王墓的建造引起了虎丘塔的傾斜，

　　而虎丘塔的傾斜又保護了底下的吳王墓，使之不能開挖，成了一只真正保護吳王墓的白虎。就就是塔與墓兩個重要古跡之間的關系。

　　虎丘塔是全國重點文物保護單位。虎丘塔高47.7米，比意大利比薩斜塔矮6米；塔尖偏離中心2.34米，是比薩塔的一半；虎丘塔建于961年，比比薩塔早完工390年。請大家注意右側塔身呈弧型曲線。因此，由此推測，和意大利比薩塔

　　一樣，虎丘塔在建塔時就開始傾斜。最后一層塔似乎偏向左邊，這是因為1638年遭雷擊失火燒毀，重建時為改變重心、糾正傾斜的結果。

　　我們知道，與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，不僅傾斜嚴重，而且周身裂縫遍布，最寬處達80厘米。1956年采用鐵箍噴漿法，如箍桶一般，每層塔內用鋼筋箍起來，地基灌澆水泥，有效地消除了裂縫。關于56年修塔，有一段有趣的歷史。當年開會討論修塔方案時，有一老工人坐在墻角微微地笑，主持會議的人見他胸有成竹的樣子，便請他發(fā)言。老工人再三推辭后，終于提出了箍桶匠修桶的原理和方案，引起全場哄堂大笑。此事便擱淺。不久，來了一位蘇聯(lián)專家。看完虎丘塔下山路上，陪同人員講了上面這段故事，蘇聯(lián)專家十分感興趣，重又上山，于是外國專家發(fā)的話，便開始具體制定修塔方案。

　　1981年開始用五年時間加固地基。在塔基下人工打44個孔，灌鋼筋水泥，在44個樁下做水泥殼體，地下防水，更換部分磚體，制止了塔身的繼續(xù)傾斜。

　　[學生分組討論]：為什么傾斜而不倒塌？（其重心向地面引垂線仍舊落在底座范圍內）

　　補充：比薩斜塔

　　[練習]:

　　(1)在擁擠的公共汽車上已沒有座位，你必須站著，而扶手你讓給了旁邊的老人，你在公共汽車上要如何才能保持自己的沒摔倒？

　　人的身體的穩(wěn)定性取決于支撐面的大小和人體姿勢重心的高低，在一定范圍內，兩腳分得越開，則重心越低，支撐面變大，越穩(wěn)定！

　　(2)貨物應盡量放在船艙里還是甲板上？為什么？

　　(3) 在我國四川的廣漢三星堆出土的器具有許多都是尖底的。怎么擺放才穩(wěn)定呢？

　　(4) p023頁第1題

　　教師：要提高這種籃球架的穩(wěn)定性可以怎么做？ 

　　學生發(fā)言：在籃球底座上加些比較重的石板之類的重物。

　　教師：這是出于什么原因呢？

　　學生發(fā)言：是為了使籃球架的重心向后偏移，重心所在點的垂線落在結構底面的范圍內，達到結構穩(wěn)定的基本條件。

　　教師：還有什么方法嗎？

　　學生發(fā)言：可以增大底座與地面的接觸面，這樣也可以使重心所在點的垂線落在結構底面的范圍內。

　　教師：但我們在日常生活中沒有發(fā)現(xiàn)這樣做的，為什么呢？

　　如果這樣做了，大家想一想，運動員在跑動時候，很可能就會撞到支架上去了是吧？所以我們在設計的時候還不要忘記要考慮人機關系。

　　[分析]：關于增大支撐面提高穩(wěn)定性不夠現(xiàn)實，教師重點講解，上升到在進行設計的時候別忽略了人機關系

　　案例分析：

　　生活中有這樣的情況，人坐在一只小板凳上，用力搖幾下，板凳就壞了，人也摔倒在地上。人踩在窗戶的防盜網上擦玻璃，防盜網合金條的焊接處斷裂，險些釀成大禍。

　　問題： 根據(jù)你的理解，結合教材，上述情況是什么原因造成的？

　　（學生回答）

　　教師總結：這是由于板凳、防盜網沒有能夠承受住人的重力所造成的后果。我們說它們不結實，板凳和防盜網合金條的焊接處不結實，板凳和防盜網的結構不能夠抵抗外力---人的重力---所造成的對它們的破壞。

　　那我們如何來評價這條板凳、這個防盜網呢?我們就要用到我們今天學習的內容：強度。

　　【鞏固性檢測】

結構與設計 篇13

　　查閱完整教學設計請點擊下載.doc

　　第一單元結構與設計

　　第三節(jié)簡單結構的設計

　　一、教學內容分析：

　　在明晰結構設計應考慮的主要因素的前提下 , 通過簡易相片架結構的多方案設計的案例 , 讓學生學習如何進行結構設計 , 并能運用所學的有關結構的基本知識進行多方案的結構設計。

　　課時安排：1課時。

　　二、教學對象分析：

　　1、教學內容分析：本小節(jié)的內容是前面內容的綜合應用。在介紹了結構設計應考慮的主要因素后通過案例將理論知識和實際應用結合起來讓學生經歷完整的設計過程，有利于學生對知識的理解與掌握。

　　2、教學對象分析：學生對結構的一些基本知識已經有所了解，對主要因素的分析應該不存在困難。但是由于時間限制學生在高一的學習中沒有親自經歷設計，方案的構思等過程，所以對于自己進行結構方案的設計會存在一定的困難。

　　三、目標：

　　1.知識與技能：

　　（一）熟悉設計一個簡單結構應考慮的主要因素，并能夠在自己的設計中得到應用。

　　（二）通過簡易相片架的設計案例, 能對簡單對象進行結構設計, 并繪制設計圖紙, 做出模型或原型。

　　2.過程與方法：

　　通過分析案例，充分讓學生參與討論，并要求學生進行一次簡單結構的設計。

　　3.情感態(tài)度價值觀：

　　體驗結構設計的樂趣，發(fā)現(xiàn)結構的創(chuàng)意所在，形成合作學習的習慣。

　　四、教學重難點：

　　1.教學重點：

　　確定一個簡單對像進行結構設計，并繪制設計圖樣，做出模型或原型。

　　2.教學難點：

　　確定一個簡單對像進行結構設計，并繪制設計圖樣，做出模型或原型。

　　五、教學概述：

　　教師在教學時,應引導學生用人文的眼光看待設計, 設計是為了滿足人們的需要的, 設計是與實際生活情景相聯(lián)系的。

　　采取以小組為單位的形式進行分工合作, 引導學生打開思路, 形成多種設計方案, 在多方案中進行選擇。方案設計完成后 ,制作出可以使用的原型。制作中, 要因地制宜地選擇方便易 得、容易加工的材料。　　學生制作好的作品, 可以先由小組之間的學生互相評價并做出結論, 再由教師給予點評。每件作品都應附有一張意見表, 表中要記錄每位學生自己所完成的工作、同學和教師對作品的書面評價等, 以便存入學生的技術活動檔案袋。

　　六、教學策略：

　　教師在教學時,應引導學生用人文的眼光看待設計, 設計是為了滿足人們的需要的, 設計是與實際生活情景相聯(lián)系的。將前面的知識點與案例結合講解；將案例的設計過程步驟列出，有利于指導學生自己進行結構設計。

　　.......

結構與設計 篇14

　　技術與設計2第一單元結構與設計教學建議

　　奉化市教師進修學校黃育稼

　　技術與設計2教學建議

　　本模塊是在“技術與設計1”的基礎上設置的具有典型意義的專題性技術與設計的教學內容，它所體現(xiàn)的技術設計的思想和方法，對于高中生的生活、學習以及人生規(guī)劃都具有普遍的價值。

　　通過本模塊的學習，學生應該理解結構、流程、系統(tǒng)和控制的基本概念，掌握結構設計、流程設計和系統(tǒng)設計的基本思想和方法，初步掌握簡單控制設計的基本思想和方法；能使用常用的規(guī)范的技術語言表達設計方案；能結合生產和生活的實際形成設計方案并初步實施；學會從技術、環(huán)境、經濟、文化等角度綜合評價技術設計方案和實施的結果，增強革新意識。

　　本模塊的教學要面向生活和生產的實際；引導學生關注技術試驗，理解技術設計中所蘊含的文化內涵，注重歸納技術設計的思想和方法，并將它們遷移到日常生活中靈活運用；要使學生善于總結具有典型性的技術問題的解決策略。

　　第一單元結構與設計

　　一、課程標準內容

　　本單元內容體現(xiàn)了《通用技術課程標準》以下幾點要求：

　　1、了解結構的涵義，能從力學的角度理解結構的概念和一般分類。

　　2、能結合1至2種簡單的結構案例，分析結構是如何承受應力的。

　　3、能通過技術試驗分析影響結構的強度和穩(wěn)定性的因素，并寫出試驗報告。

　　4、能確定一個簡單對象進行結構設計，并繪制設計圖紙，做出模型或原型。

　　5、能從技術和文化的角度欣賞并評價典型結構設計的案例。

　　二、教學要求

　　第一節(jié)  常見結構的認識

　　基本要求

　　1、了解結構的含義。

　　2、從力學的角度了解結構的概念。

　　3、了解結構的類型，能對簡單的結構實例進行分類。

　　發(fā)展要求

　　能結合簡單的結構案例，分析結構是如何承受力的。

　　說明

　　不作深入的結構受力分析

　　第二節(jié)  穩(wěn)固結構的探析

　　基本要求

　　1、理解結構的穩(wěn)定性和影響結構穩(wěn)定性的主要因素。

　　2、從結構的形狀、材料、連接方式等方面，分析影響結構強度的主要因素。

　　3、理解結構與功能的關系。

　　發(fā)展要求

　　會用現(xiàn)代理念研究結構的形狀、材料和連接方式，如：形狀——新穎、材料——合理、連接——巧妙穩(wěn)固。

　　第三節(jié)  簡單結構的設計

　　基本要求

　　1、了解結構設計的主要因素。

　　2、能確定一個簡單對象進行結構設計，繪出簡單的設計圖紙，并制作實物模型或原型。

　　說明

　　模型或原型的制作強調過程，制作結果要求不能過高。

　　第四節(jié)  經典結構的欣賞

　　基本要求

　　1、學會觀察結構的實用性和美。

　　2、能從技術和文化的角度去欣賞并評價典型結構設計的案例。

　　三、設計思路

　　全書四個單元在內容上即相對獨立又有一定的內在聯(lián)系。本單元研究的對象是“結構”，相對于后三單元的“流程”“系統(tǒng)”“控制”而言，內容較直觀、容易理解，故作為全書的開篇。

　　“結構”“設計”共同構成了本單元的兩個核心概念。本單元內容的設計遵循課程設計的基本學習原則，在學生建立了結構的感性認識的基礎上，學習結構的概念、分析結構的穩(wěn)定性和強度，在問題的解決中學習結構設計。學習進程由具體到抽象再到應用。

　　依據(jù)教學目標，本單元沿著這樣的線索展開：

　　1、常見結構的認識

　　從認識普通意義的結構開始，通過學生熟悉的事例，展開技術視野中的力與結構、結構的基本分類的討論，通過有趣的小試驗，強化對不同類型結構的應用的理解。

　　2、穩(wěn)固結構的探析

　　通過簡單易行的試驗，使學生理解、分析穩(wěn)定性和強度這兩個結構的重要參數(shù)，為后續(xù)進行的結構設計奠定良好的鋪墊。

　　3、簡單結構的設計

　　在明晰結構設計應關注的主要因素的前提下，通過簡易相片架結構設計的若干種設計方案的呈現(xiàn)，傳遞給學生的信息，一是如何進行結構設計，二是技術設計的解決方案是不唯一的，解決技術問題的答案也不是非此即彼的。

　　4、經典結構的欣賞

　　通過引導學生對具有典型人文意義的結構賞析，拓展學生對結構設計的文化特性的理解和評價，培養(yǎng)他們高尚的技術文化品位。

　　四、教學準備

　　1、相關學科知識

　　本單元內容要求學生具有初中物理學科的基本力學知識。

　　2、教學器材和材料

　　本單元需要的教學設備和器材主要有，演示用的實物如自行車、可改變重心位置的裝置等，試驗用硬紙板、生雞蛋、瓶蓋、木板、重物等。各校教師可根據(jù)教學設計以及本校情況酌情使用和選擇替代器材、材料以及與為教學服務的音像資料等。

　　五、課時安排

　　本單元建議使用8學時。

　　節(jié)次　　  內容　　　　　    建議學時數(shù)

　　第一節(jié)常見結構的認識　　　　　　 2

　　第二節(jié)穩(wěn)固結構的探析　　　　　　3

　　第三節(jié)簡單結構的設計　　　　　　2

　　第四節(jié)經典結構的欣賞　　　　　　1

　　合計　　　　　　　　　　　       8

　　六、教學建議

　　1、教師應查閱有關結構力學和理論力學書籍，重點研究結構構件的基本受力形式、結構的分類。

　　2、本單元內容與學生生活實際聯(lián)系密切，教師應有針對性地指導學生收集資料和實物素材，如案例、閱讀材料、典型的結構設計實例等，為學生提供豐富的學習背景。

　　第一節(jié)的教學，建議對結構的受力情況進行分析，應圍繞生活中常見結構如何承受力、如何抵抗變形的現(xiàn)象，根據(jù)學生已有的知識水平，分析并體驗常見結構所受到的力。不要求學生作進一步的定量分析，不要求畫結構的受力圖。

　　第二節(jié)的教學，可讓學生通過試驗來感受結構的穩(wěn)定性和強度，試驗的方案多種多樣，教師根據(jù)實際情況選用，要注重交流，注重試驗過程，指導學生認真觀察，如實記錄，寫出簡單的試驗報告。

　　第三節(jié)的教學，教師要注意本單元的內容與《技術與設計1》中相關內容的區(qū)別與聯(lián)系，引導學生從結構的角度去考慮問題、分析問題和解決問題。

　　第四節(jié)的教學，可讓學生結合當?shù)氐娘L俗民情對本地區(qū)、本校的建筑進行欣賞和評價。

　　3、每一節(jié)“案例分析”欄目之后的“馬上行動”或“討論”中，提出了一些承上啟下的問題或者圍繞核心內容的支撐性問題，當然教師也可以提出更適合學生的問題，教學活動可以沿著這些問題展開、延伸，到第3、4節(jié)，則應引導學生綜合理解和運用前幾節(jié)的內容。

　　4、強調學生在結構設計中的多角度、多方案構思，采用多種方式鼓勵或肯定學生在作品制作過程中的獨特創(chuàng)意，在教學活動中逐步培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。可讓學生進行壓力試驗，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。學生可自行設計試驗方案，對某物體進行穩(wěn)定性和強度的試驗，記錄試驗數(shù)據(jù)，寫出簡單的試驗報告，并指出提高它們的穩(wěn)定性和強度的方法。選擇一個簡單對象進行結構設計，形成設計方案，繪出簡單的設計圖紙，并做出實物模型或原型，如簡易書架、簡易相架、簡單金屬衣架等。

　　七、教學評價

　　1、本章每一節(jié)的練習和末尾的練習和綜合實踐活動，為學生學習的形成性評價提供了可能，教師可根據(jù)學生練習過程中的反饋信息，評價學生和調整教學。

　　2、要強調過程評價與結果評價相結合，學生的任何一件合格的結構設計的作品的誕生需要思維的反復和時間的磨礪，這是一個有意義的、不可忽略的過程。要引導學生用技術設計檔案袋的形式，把這一過程的豐富性記錄下來，便于把過程性評價落到實處。

　　3、允許學生在設計和制作過程中的反復，多數(shù)學生第一次接觸結構設計，一開始難免走彎路，或者設計結果不理想，這都不重要，重要的是學生能找到問題的原因所在并償試解決它。

　　4、在結構的方案設計中，要倡導學生對方案進行互評，學會接納不同聲音，學會傾聽對設計方案的多元化理解，要引導學生不斷的質疑、不斷的修正，共同尋找更完善的解決方案。

　　來源：黃育稼工作室

結構與設計 篇15

　　第一章結構與設計

　　第三課時結構強度的分析

　　【學習目標】

　　1、了解內力和應力的概念，知道內力和應力的關系。

　　2、了解結構強度的概念，理解影響結構強度的因素

　　【課程導入】

　　我們通過前邊的學習，了解到結構的本質就是為了承受力和抵抗形變，從本節(jié)課開始我們就來了解一下結構的兩個力學性質——強度和穩(wěn)定性。

　　【學習過程】

　　根據(jù)你的生活經驗填寫下表：

　　事件

　　結果

　　原因

　　分別在一根竹竿和一根同樣尺寸的脆性塑料桿上不斷加掛相同質量的重物

　　竹竿比脆性塑料桿能掛更多的重物而不會斷裂

　　不同材料的抗拉性能不同

　　沿著垂直于重心線的方向撞擊一根完整的鋼管與用同樣的方法撞擊一根中間有焊接縫的鋼管

　　中間有焊接縫的鋼管受到撞擊時容易損壞

　　因為有連接點

　　一、關于結構強度的概念 

　　內力：                                                                       

　　應力：                                                                       。

　　公式：                 

　　請計算p26頁兩處的內力

　　拓展提高    你怎樣看待俗語 “一根筷子比一把筷子易斷”。

　　強度：                                                。

　　二、影響結構強度的主要因素

　　案例分析：吊蘭支撐使用的三角形支架結構，而不使用由一根直桿挑起的結構。從材料方面考慮，吊蘭的三角形支架使用的是鋼管而不是木條或塑料，鋼管抗拉力性能好。從連接方式考慮，吊蘭的三角形支架的構件是焊接而不是捆縛，這種連接方式更牢固。

　　總結出影響結構強度的幾個主要因素

　　（1）結構的形狀:

　　（2）使用的材料

　　（3）構件之間的連接方式

　　(1)結構的形狀:

　　①三角形形狀。三角形是框架結構中最基本的形狀之一,它結實、穩(wěn)定、所用材料最少。在長方形或六邊形的框架中間，加上支撐構件，構成三角形，就可以大大增加它的牢固程度。

　　展示幻燈片，通過鉆石的例子進行分析。金剛石分子為四面體，每個四面體有四個角、四個面，且每個面為三角形。

　　鉆石的結構（難以置信的強度）

　　②橫截面形狀：具有相同截面積，但不同截面形狀的同種材料的堅固性就不同。利用圖片介紹同種材料、相同橫截面積、不同截面形狀的構件的強度排列順序。（經理論證明和實踐驗證，在橫截面面積相同的情況下，采用“工字梁”是合理的，而采用圓形截面就不合理。這是因為工字梁的面積集中在應力最大的地方，而圓形則相反。但有時為了制造和使用的問題，圓形截面的梁還是要采用的。如一些承受彎曲的軸，就得用圓形截面。）

　　③強調學生注意結構對強度的影響有兩點，一是結構的外部形狀，二是結構的構件截面形狀，結構的外形相同，構件的截面不同，其強度不一樣。

　　小實驗：p019

　　（2）因素2：使用的材料

　　①展示幻燈片圖片，從紙杯到塑料杯到無銹鋼杯，說明強度和材料有關。

　　②介紹混凝土材料。從應用廣泛的鋼筋和混凝土到工程人員新發(fā)明的纖維混凝土、聚合物混凝土、輕質混凝土等，一系列新型高強度混凝土。（例如，混凝土抗壓性能較好，而抗拉能力就比鋼筋要小得多。因此在制造時可在梁的受拉區(qū)放置鋼筋，組成鋼筋混凝土梁，在這種梁中，鋼筋受拉，混凝土受壓，它們合理組成一個整體，共同承擔載荷的作用。）

　　（3）因素3：構件之間的連接方式：

　　①構件連接的類別：

　　結構的連接是指通過一定的連接物將構件組成整體結構。

　　鉸連接：被連接的構件在連接處不能相對移動，但可相對轉動。（圖片舉例）具體有松螺栓、松鉚等。

　　剛連接：被連接的構件在連接處既不能相對移動，也不能相對轉動。（圖片舉例）具體有榫接、膠接、焊接等。

　　②提出：結點是從連接的效果來劃分。一個結點可以有多種連接方式。不同的材料有不同的連接方式；構件的連接方式不同，結構的強度也不同。

　　馬上行動

　　（1）.對一個用4根小木條釘成的相片框,使它更牢固的做法是什么?

　　可用直角鐵片固定在連接處的背面。

　　（2）.在自行車各部件之間的連接中,三角架屬于_______________連接；剎車連桿之間屬于_______________連接；輻條與鋼圈之間屬于_______________連

　　接。

　　三角架屬于剛連接；剎車連桿之間屬于鉸連接；輻條于鋼圈之間屬于鉸連接。

　　（3）.比較左圖中同一結構的幾種連接方式,請預言哪種連接方式的強度更好。

　　左邊的榫卯連接的強度最大，上下、左右、前后各方向都被牢牢固定住，所以強度最大。中間的連接方式強度最小，釘子是從側面釘進去的，中間的橫梁不能承受較重物體的壓力，所以強度最小。

　　連接方式：一體式（榫接、鉚接、焊接等等）、擠壓式（螺絲、輪胎與車圈等）、接插式（插頭）、絞連接（輪子、軸承、風扇、人體四肢與軀干等等）、剛連接（建筑物的各個部分之間等等）。

　　影響因素：

　　形狀：a字型梯、三腳架

　　底面積：大壩、各種塔

　　重心位置：不倒翁、落地扇、比薩斜塔不倒之迷等等。

　　【鞏固性檢測】

結構與設計 篇16

　　第一單元結構與設計

　　第三課 簡單結構的設計（2）

　　——屯昌縣紅旗中學陳星

　　教學目標：組織學生設計一個簡單產品，并小結所設計的產品的特點。

　　教學內容：

　　1.利用襪子制作絲網花

　　2.結合上一節(jié)課所學的“結構設計應考慮的主要因素”，評價個人的作品特點。

　　教學重點：學會從不同角度分析個人作品應考慮的特點。

　　教學難點：嘗試改良一些簡單物品的設計，因地制宜地選擇材料改良產品的功能。

　　課時數(shù)：1課時

　　第二課   設計一個簡單結構產品

　　一、嘗試改良一些簡單物品的設計

　　動手制作：①洗衣粉袋子的環(huán)保利用；

　　人們使用完洗衣粉后，洗衣粉包裝袋往往被丟進垃圾桶，這些袋子能不能再充當一次實物利用呢？

　　答案是可以，但必須對袋子進行改裝。

　　準備工具：剪刀、透明絞、針線、尺子

　　設計過程：

　　ⅰ把洗衣粉袋子洗干凈并晾干，用剪刀剪掉袋子的提帶部分（用尺子劃一條水平線）。

　　ⅱ把提帶分成2部分，各取2厘米，從中間對折1厘米后，用透明絞粘貼，做好兩只提帶邊。

　　ⅲ在袋子的上邊緣處，取2個對稱點，用于放置一條提帶邊的位置，用透明絞粘貼（不牢因用針線縫）。

　　設計此環(huán)節(jié)的目的：通過技術設計活動，培養(yǎng)學生的探究能力和敢于創(chuàng)新、善于創(chuàng)造的精神和能力，使學生的創(chuàng)造潛能得到良好的引導和有效的開發(fā)，使學生的實踐能力得到進一步的發(fā)展。

　　②塑料袋子的改良。

　　實踐：用兩只筆在紙上畫出一個圓，不允許用圓形的物品代替。

　　二、設計簡單結構——用襪子制作絲網花

　　1.教師演示制作絲網花的過程 

　　⑴設計準備：

　　制作材料：鐵絲（綠色和黃色）、有顏色的襪子、紡織線、花蕊、花梗、絞帶

　　工具：剪刀、鉗子

　　⑵設計項目：設計一束絲網花

　　⑶完成方式：單獨完成

　　⑷設計要求

　　①具有一定裝飾性，有欣賞價值；           ②物品的結構簡單，不易造成安全事故

　　③成本不高于5元

　　④具有一定的穩(wěn)定性和強度，花蕊固定在花梗上葉子連接在花梗上牢固；5朵花瓣不易松動。

　　⑤一根花梗上至少有2朵花，3片葉子。

　　⑸設計分析

　　“鮮花”的結構設計分為幾部分完成：

　　1）花蕊的設計

　　花蕊是一朵花的靈魂，有了它才能體現(xiàn)出花的靈性，但花蕊不能隨意轉動。設計中需要考慮：

　　①花蕊的數(shù)目有限，應使其看起來很多。

　　②花蕊、鐵絲和花梗之間的連接

　　2）花瓣、葉子的設計

　　花瓣是花的重要家庭成員，葉子襯托鮮花，設計中，需要考慮：

　　①花瓣的顏色應鮮艷，葉子的顏色應是綠色；        ②“骨架”能支撐起一定彈度的絲襪；

　　③制作花瓣的形狀一般小于葉子的形狀；        ④鐵絲能隨決折彎，但不能折斷；

　　⑤鐵絲的長度一定，不構成危險因素

　　3.花朵的設計

　　由于花朵一定要連接在花梗上，此處采用固定連接，在設計中需要考慮：

　　①先制作花蕊，一般用8個花蕊（4根對折），用鐵絲圈住，再用線固定，花蕊制作好后，固定在花梗的頂端，最后用剛連接方式，最后用絞帶綁住花蕊的多余部分。

　　②花瓣采用5片組成一朵，每固定一片葉子，用紡織線綁緊，注意后一張葉子要壓在前一張葉子后面，把它們繞成一個圈。為了美觀，最好用絞帶綁緊。

　　2.學生嘗試設計作品（課余時間完成）

　　完成方式：6-7個學生合作完成。

　　3.作品展示（學生作品）

　　評價作品，從結構設計應考慮的主要因素進行評價，

　　4.布置任務：寫一份試驗報告或心得體會。（課余時間完成）

結構與設計 篇17

　　一、教學目標

　　1、了解結構的涵義，能從力學的角度理解結構的概念和一般分類。

　　2、能結合1～2種簡單的結構案例，分析結構是如何承受應力的。

　　3、能通過技術試驗分析影響結構的強度和穩(wěn)定性的因素，并寫出試驗報告。

　　4、能確定一個簡單對象進行結構設計，并繪制設計圖紙，做出模型或原型。

　　5、能從技術和文化的角度欣賞并評價典型結構設計的案例。

　　二、設計思路

　　全書四個單元在內容上即相對獨立又有一定的內在聯(lián)系。本單元研究的對象是“結構”，相對于后三單元的“流程”“系統(tǒng)”“控制”而言，內容較直觀、容易理解，故作為全書的開篇。

　　“結構”“設計”共同構成了本單元的兩個核心概念。本單元內容的設計遵循課程設計的基本學習原則，在學生建立了結構的感性認識的基礎上，學習結構的概念、分析結構的穩(wěn)定性和強度，在問題的解決中學習結構設計。學習進程由具體到抽象再到應用。

　　依據(jù)教學目標，本單元沿著這樣的線索展開：

　　1、常見結構的認識

　　從認識普通意義的結構開始，通過學生熟悉的事例，展開技術視野中的力與結構、結構的基本分類的討論，通過有趣的小試驗，強化對不同類型結構的應用的理解。

　　2、穩(wěn)固結構的探析

　　通過簡單易行的試驗，使學生理解、分析穩(wěn)定性和強度這兩個結構的重要參數(shù)，為后續(xù)進行的結構設計奠定良好的鋪墊。

　　3、簡單結構的設計

　　在明晰結構設計應關注的主要因素的前提下，通過簡易相片架結構設計的若干種設計方案的呈現(xiàn)，傳遞給學生的信息，一是如何進行結構設計，二是技術設計的解決方案是不唯一的，解決技術問題的答案也不是非此即彼的。

　　4、經典結構的欣賞

　　通過引導學生對具有典型人文意義的結構賞析，拓展學生對結構設計的文化特性的理解和評價，培養(yǎng)他們高尚的技術文化位品。

　　三、教學準備

　　1、相關學科知識

　　本單元內容要求學生具有初中物理學科的基本力學知識。

　　2、教學器材和材料

　　本單元需要的教學設備和器材主要有，演示用的實物如自行車、可改變重心位置的裝置等，試驗用硬紙板、生雞蛋、瓶蓋、木板、重物等。各地教師可根據(jù)教學設計以及本校情況酌情使用和選擇替代器材、材料以及與為教學服務的音像資料等。

　　四、課時安排

　　本單元建議使用8學時。

　　節(jié)次 　　內容 　　　　　建議學時數(shù)

　　第一節(jié) 常見結構的認識　　　　　　　1

　　第二節(jié) 穩(wěn)固結構的探析 　　　　　　2

　　第三節(jié) 簡單結構的設計 　　　　　　3

　　第四節(jié) 經典結構的欣賞 　　　　　　2

　　合計 　　　　　　　　　　　8

　　五、教學建議

　　1、教師應查閱有關結構力學和理論力學書籍，重點研究結構構件的基本受力形式、結構的分類。

　　2、本單元內容與學生生活實際聯(lián)系密切，教師應有針對性地指導學生收集資料和實物素材，如案例、閱讀材料、典型的結構設計實例等，為學生提供豐富的學習背景。

　　3、每一節(jié)“案例分析”欄目之后的“馬上行動”或“討論”中，提出了一些承上啟下的問題或者圍繞核心內容的支撐性問題，當然教師也可以提出更適合學生的問題，教學活動可以沿著這些問題展開、延伸，到第3、4節(jié)，則應引導學生綜合理解和運用前幾節(jié)的內容。

　　4、強調學生在結構設計中的多角度、多方案構思，采用多種方式鼓勵或肯定學生在作品制作過程中的獨特創(chuàng)意，在教學活動中逐步培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。

　　六、教學評價

　　1、本章每一節(jié)的練習和末尾的練習和綜合實踐活動，為學生學習的形成性評價提供了可能，教師可根據(jù)學生練習過程中的反饋信息，評價學生和調整教學。

　　2、要強調過程評價與結果評價相結合，學生的任何一件合格的結構設計的作品的誕生需要思維的反復和時間的磨礪，這是一個有意義的、不可忽略的過程。要引導學生用技術設計檔案袋的形式，把這一過程的豐富性記錄下來，便于把過程性評價落到實處。

　　多數(shù)教師面對的學生人數(shù)較多，如何實現(xiàn)有效的學生技術設計檔案袋記錄，珠海二中曹玉寶老師運用電子表格運作已有很好的經驗，不久我們將把他的方案放到網上。

　　3、允許學生在設計和制作過程中的反復，多數(shù)學生第一次接觸結構設計，一開始難免走彎路，或者設計結果不理想，這都不重要，重要的是學生能找到問題的原因所在并償試解決它。

　　4、在結構的方案設計中，要倡導學生對方案進行互評，學會接納不同聲音，學會傾聽對設計方案的多元化理解，要引導學生不斷的質疑、不斷的修正，共同尋找更完善的解決方案。

　　七、參考資料

　　1、《結構力學》，包世華主編，武漢工業(yè)大學出版社

　　2、《工程力學》，崔玉璽主編，中國建材工業(yè)出版社