高二通用技术第一单元第二节“稳固结构探析”教学设计苏教版必修

1、苏教版必修二第一单元第二节“稳固结构探析”教学设计【教材版本】通用技术必修2技术与设计2（江苏教育出版社）【设计理念】根据新课程理念，培养学生的技术素养，培养他们自主探究精神，因此教师在教学中应该突出学生的主体地位，教师则在学生需要之时给予适当的帮助。秉承着这样的教学思想，在教学中采取合作探究的教学方式，通过小试验验证和探索，结合案例分析，激发学生探究热情，促进学生理解掌握相关知识。强调学生的直接经验和亲身经历，通过“做中学”的方式，以学生的亲历情境，亲手操作，亲身体验为基础，在做中发现问题，学习知识。【教材分析】1、教材地位作用分析本单元内容属于技术与设计2 的第一个主题，该单元总的设计思路

2、是：认识结构探析结构设计结构欣赏结构，“结构”和“设计”共同构成本单元两个核心概念。而结构的稳固性又是结构的重要性质之一，结构体现了空间的概念。因此，本节内容在结构与设计中起到举足轻重的作用。教材通过马上行动、案例分析、探究、小试验及阅读等手段引导学生理解结构的稳固性、探究影响结构稳定性的主要因素。这样不仅可以使学生对结构的基本概念有更深的认识，而且也为以后结构的设计等奠定了良好基础。2、教材内容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，教师应注意在技术试验中对学生引导。本节讲述了结构的两大重要性质：结构稳定性和结构强度，以及结构与功能的关系。教材先从实例出发，分析影响结构

3、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，并简单分析了结构与功能的关系。【学情分析】1、原有认知发展分析处在高中阶段的学生具有了一定的认识事物的能力，他们具备了细致的观察能力、归纳、推演的能力，初步具有了探究现象背后本质规律的能力。能够通过试验手段认识事物的能力。2、原有知识结构分析在本课时之前，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”。和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

4、详细分析。同时，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。此外，学科试实验（物理、化学、生物）的方法也为学生开展学习奠定了基础。【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。【主要教学方法】讲授教学法 探究式教学法【所需课时】3课时【第一课时教学目标】1、知识与技能理解结构的稳定性/与强度/的含义。2、过程与方法通过讲授、试验、分析总结出影响结构稳定性的几个主要因素，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

5、通过分析讨论等方法得出结论，激发学生结构探究兴趣和欲望，培养学生探究的思想和意识，培养学生的观察、思维能力，主动参与意识，体验学习乐趣、渗透安全教育。【第一课时重点难点】1、教学重点影响结构稳定性的因素。2、教学难点（1）用实验方法探求影响结构稳定性的因素及其应用。（2）分析影响结构稳定性因素。【第一课时教学过程】序号内容教师活动学生活动备注1导入【想一想】我们经常会几个人一起坐在长凳子上，当其他人站起来离开凳子时，坐在最边上的人一不小心就会摔倒。这里到底蕴涵着什么样的技术知识呢？这是一个稳定性的问题。同样，我们所研究的结构也具有稳定性问题。通过这节可的学习我们就会有所感悟了。【试一试】创新意

6、识培养，老师拿一熟鸡蛋，请学生让它站起来。方法一：当从侧面让它旋转起来时，它就会竖直地站立起来，生鸡蛋是不成的，里面的蛋清、蛋黄等液态的东西由于惯性，不随外壳一起转，所以这就成为鉴别生鸡蛋和熟鸡蛋的方法。方法二：轻轻一敲，那稍微碎了一点壳的蛋就稳稳地立在桌上，讲的是脑筋急转弯，是个逻辑问题，因为大家下意识的前提是鸡蛋不能损坏，这也是创新意识，要打破传统凝固思维。引出问题：静止状态下，到底什么样的结构是稳定的，什么样的结构又是不稳定的？学生思考参与（设计意图：1、以活动形式开始上课容易使学生迅速集中注意力；2、活动过程结果有助于结构稳定性概念的理解；3、在后面的知识拓展环节将会要求学生依据本节课

7、所学知识，对活动中如何获胜进行分析）4分钟1基础知识复习通过上一节课的学习，我们知道，结构是指事物的各组成部分之间的有序搭配和排列。从力学角度来说，结构又是指可承受一定力的架构形态，它可以抵抗能引起形状和大小改变的力。 【观看体会】展示07年我国发生了几起台风，台风过后的一些录象、图片给了我们很大的震撼。如果我们的建筑物更加稳定、更加坚固，就可以在很大程度上减少台风等给我们带来的危害。那么结构的稳定性指的是什么？又受那些因素的影响呢？带着问题观看看后思考4分钟21稳定性含义解析什么是结构的稳定性？ 结构的稳定性：是指结构在负载的作用下，维持其原有平衡状态的能力。它是结构的重要性质之一。2分钟2

8、2影响结构稳定性的因素探求【实验探究】重心的影响不倒翁试验第一步：在不倒翁脖子上逐个放置铁环，并记录每个铁环放置后不倒翁的稳定状况。第二步：直到不到翁不能恢复原有的平衡位置，记录此时铁环个数。第三步：比较在增加铁环前和增加后不倒翁各方面的参数增加铁环前增加铁环后外观形态没变没有改变质量小大重心高低是否稳定稳定不稳定讨论稳定性影响的因素：质量？还是重心？【设计实验证明】引导：实验材料，铁环，不倒翁，橡皮泥。【结论总结】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。【链接生活】思考：落地扇为什么不易倾倒？分析：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

9、低。 学生分组合作，实验操作并记录设计拓展试验，完成，展示，并得出结论7分钟22影响结构稳定性的因素探求【实验探究】支撑面积的影响试验：(稳定性与支撑面的关系）1、将A、B两瓶矿泉水瓶（少量水）一正一倒放置课桌台上，打开风扇。学生观察哪个先倒，为什么？B瓶倒（直觉经验）2、屏幕显示大坝的图片思考：为什么大坝的横截面总是建成梯形？大坝需要承受很大的力，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。图片展示：支撑面 接触面，两者不同【试验结论总结】结构与地面接触所形成的支撑面的大小影响结构的稳定

10、性。支撑面越大越稳定，越小越不稳定。【链接生活】请同学们想一想生活中有哪些事例是运用增大支撑面积来增加稳定性的？例如：相机三脚架课桌椅思考：为什么许多课桌椅的支撑脚要做成往外倾斜？分析：课桌椅的支撑脚做成往外倾斜是为了进一步增大与地面接触所形成的支撑面积，增加稳定性观察思考7分钟22影响结构稳定性的因素探求【实验探究】形状的影响怎样让一本书更好地直立在桌面上？分析：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。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？师：分析，一般情况下，梯子打开的时候，梯面与地面组成三角形，梯子本身就能站得

11、稳。当连接两个梯面的横杆拉直时，两个梯面的上半部分就与横杆构成了稳定的三角形，这就进一步加强了梯子的稳定性，保证梯子能承受人体的压力。如果没有梯子中间的拉杆，载人时就不能保持稳定。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。【结论总结】结构或构件的形状影响其稳定性。【链接生活】（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、

12、悬索桥的塔架，以及摩天大楼钢架结构中都被普遍地采用。思考，并解释原因思考回答联系生活作出回答5分钟22影响结构稳定性的因素探求【思考】（1）重心和支撑面关系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。） 能用我们刚学过的知识加以解释吗？【分析】长方体重心的垂线位置与稳定性示意图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。【得出结论】对于一个结构体而言，如果重心所在点的垂线落在结构底面的范围内，就是稳定的，不会出现倾倒。（2）动态平衡现象一：鸡蛋的当从侧面让它旋转起来时，它就会竖直地站立起来现象

13、二：硬币的旋转现象三：陀螺现象四：行驶中的自行车学生各抒己见列举生活中动态平衡的示例7分钟2实践应用利用结构稳定性分析：在开始上课的小活动中如何取胜？降低重心，两脚分开（支撑面扩大）或改变两脚站立姿势（改变结构形状）（设计意图：知道了结构稳定性影响因素后，应用于解决分析实际问题，将知识转化为能力）尝试回答2分钟3综合案例分析探究步骤：引入：生活中，我们经常会遇到需要爬梯子的情况，爬的越高我们就越是害怕。这是为什么呢？我们今天从技术的角度来分析其中的道理。第一步：根据搭建步骤1-5，与同伴合作搭建人字梯。第二步：根据搭建步骤6，将梯子竖立起来，观察梯子的稳定性如何，并作简要记录。第三步：根据搭建

14、步骤7，在人字梯的中间增加拉杆。观察梯子的稳定性如何，并作简要记录。第四步：将砝码放置在梯子的不同高度，测试梯子的稳定性变化。试验总结：将第6步完成的人字梯竖立起来时，会发现其非常不稳定，基本很难站立起来；但是，当加入拉杆后梯子的结构发生了变化，稳定性有了很大的提高。（强调）结论2：结构的稳定性与结构的形状有关。将砝码放置在底部时，结构的重心较低，梯子越不容易被推倒，结构的稳定性较好；砝码放置的位置越高，梯子越容易被推倒，结构的稳定性越不好。结论3：结构的稳定性和重心在竖直方向上的位置有关。重心越低，稳定性越好。小组合作，实验探究，观察实验过程，并记录实验数据分析实验现象总结实验结论8分钟4总

15、结教师提示两大问题1.结构的稳定性含义2.影响结构稳定性的主要因素学生回顾总结（1）重心位置的高低（2）结构与地面接触所形成的支撑面的大小（3）结构的形状。2分钟5作业实践活动题2请同学们结合本节课内容从结构的角度为某公司设计一个稳固的巨幅街头广告牌。知识拓展：结构的稳定性在日常生活中有着广泛的应用，在很多时候我们利用稳定的结构抵抗外力、承受负载，另一方面也利用不稳定的结构来为我们生活提供便利。【第二课时教学目标】1、知识与技能理解结构强度的含义。理解结构的稳定性和结构强度的关系。2、过程与方法通过讲授、试验、分析总结出影响结构强度的几个主要因素，并写出试验报告。3、情感、态度与价值观通过分析

16、讨论等方法得出结论，激发学生结构探究兴趣和欲望，培养学生探究的思想和意识，培养学生的观察、思维能力，主动参与意识，体验学习乐趣、渗透安全教育。【第二课时重点难点】1、教学重点影响结构强度的因素，以及结构稳定性和结构强度之间的关系。2、教学难点（1）用实验方法探求影响结构强度的因素及其应用。（2）分析影响结构强度因素。【第二课时教学过程】序号内容教师活动学生活动备注1课堂导入播放探险者视频或者图片创设情境导入在中央电视台曾看到这样一则报道：一名勇敢的洞穴探险者，仅仅凭借一根麻绳，进行洞穴探险活动，结果在途中发生了不幸，绳子断了，人也掉进了70余米深的洞穴里，摔成重伤。造成事故的原因是:绳子不结实

17、,不像专业探险家们采用的粗尼龙绳那样牢固，并且没有科学、先进的设备做保障。造成事故的原因是什么呢？命系一线。绳子不结实，不能承受外来的负载，不堪负荷，损坏了。生活中，我们常说的“结实与不结实，牢固与不牢固”就是指结构的强度。3分钟2结构强度讲授【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？【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

18、构不能够抵抗外力-人的重力所造成的对它们的破坏。结构的强度就是指结构具有抵抗被外力破坏的能力。【链接生活】你能不能举出遇到的结构强度被破坏的的事例呢？【区别】结构强度和稳定性是不是相同呢?学生思考回答思考回答5分钟2含义区别【强度与稳定性的联系与区别】 我们知道稳定性是研究物体的保持平衡状态的能力，强度是研究不被外力破坏的能力。结构的强度是通过构件和材料来体现的。构件在外力的作用下会变形。同时构件内部各质点之间的作用力发生了改变，这种作用力的改变称作内力。一般说来，外力越大，则构件的内力越大。内力达到一定程度时，构件就会被破坏。在工程设计中，不允许任何构件在正常工作情况下被破坏。例如我们刚才举

19、的椅子的例子，椅子能够承受人的重力这是一个强度问题，那么椅子会不会左右晃动，摇摆，那就是一个稳定性问题了。回答通过例子让学生有感性的认识，不必要进行深入分析3分钟3影响结构强度的关系【材料的关系】【技术试验1】 我们做一个简单的技术试验，这是一张白纸，我很容易把它撕碎，这是一条皮带，有谁能用手把它撕碎？叫一名学生上来试一试【结论】不同的材料，构成的结构其强度各不相同。结构的强度与材料有关；从强度角度看，外力越大，构件内力随之越大，构件危险就越大。   构件单位截面面积所受的内力称为构件的应力。公式： = N/A 应力    

20、 帕  (Pa) N内力      牛 (N)A横截面积    米 (m²)公式表示：应力、内力和横截面积之间的定量关系。由公式可知，在内力不变的情况下，构件和材料的横截面积越大，应力越小，危险性就越小。同截面垂直的应力称为正应力或反应力。如，柱体垂直受压时，其横截面上的应力就是正应力。同截面相切的力称为剪应力或切应力，如剪切物体时，剪切面上就有剪应力。而梁弯曲时，其横截面上除了具有正应力外，还有剪应力。【链接生活】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。介绍混凝土材料。从

21、应用广泛的钢筋和混凝土到工程人员新发明的纤维混凝土、聚合物混凝土、轻质混凝土等，一系列新型高强度混凝土。（例如，混凝土抗压性能较好，而抗拉能力就比钢筋要小得多。因此在制造时可在梁的受拉区放置钢筋，组成钢筋混凝土梁，在这种梁中，钢筋受拉，混凝土受压，它们合理组成一个整体，共同承担载荷的作用。）学生尝试7分钟3【结构的形状】【技术试验2】一张A4纸承载砝码的质量有限，改变A4白纸的形状，会不会增加承载重量？动手试一试，并记录承载钩码（砝码）的质量。想一想，你能有几种方法？ 技术试验提示：1、直接在白纸上2、将白纸折叠成柱状3、将白纸折叠成瓦棱状4、将白纸折叠成三角棱柱状5、将白纸折叠成槽型6、将白

22、纸卷成圆柱状分别增加砝码（钩码）重量，直到变形为止，记录承载的重量，分别比较上述试验结果，记录并进行交流。 从试验中你能得出什么结论呢？【试验结论】结构的强度与结构所用材料的形状有关。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）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

23、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。）强调学生注意结构对强度的影响有两点，一是结构的外部形状，二是结构的构件截面形状，结构的外形相同，构件的截面不同，其强度不一样。学生活动2：小实验：P019学生动手做，并交流   结构的强度与结构所用材料的形状有关。10分钟3【连接方式】【技术试验3】分别用A4白纸，围成两个四棱柱体杆件，其中一个，接口处用透明胶带

24、粘连，分别作承重试验。观察现象并分析。结论：结构的强度与结构的连接方式有关。不同的连接方式，结构的强度也不同。总结 影响结构强度的因素：学生活动3：因素（3）：构件之间的连接方式：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。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。【链接生活】学生动手做，并交流6分钟4综

25、合分析案例分析：吊兰支撑使用的三角形支架结构，而不使用由一根直杆挑起的结构。从材料方面考虑，吊兰的三角形支架使用的是钢管而不是木条或塑料，钢管抗拉力性能好。从连接方式考虑，吊兰的三角形支架的构件是焊接而不是捆缚，这种连接方式更牢固。总结出影响结构强度的几个主要因素:（1）结构的形状；（2）使用的材料；（3）构件之间的连接方式。思考讨论回答5分钟5总结影响结构强度的因素：1.结构的强度，一般取决于它对张力和压力两方面的反应能力，具体地说取决于以下因素：2影响因素（1）形状：构成的形状略有改变，强度就会改变。（2）材料：不同材料有不同承受应力极限的能力。形状相同，材料不同，强度就不同。（3） 材料

26、的连接方式：不同的连接方式，受力传递方式和效果不一样。学生在教师的引导下尝试解决3分钟6巩固练习收集桥梁结构的材料、图片等相关信息，制定桥梁结构设计方案。马上行动根据你的生活经验填写下表：事件结果原因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竹竿比脆性塑料杆能挂更多的重物而不会断裂不同材料的抗拉性能不同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中间有焊接缝的钢管受到撞击时容易损坏因为有连接点巩固练习3分钟【第三课时教学目标】1、知识与技能理解结构的稳定性与强度的含义，以及结构与力的关系。/理解结构与功能的关系。2、过程与方法通过讲授、

27、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。3、情感、态度与价值观通过分析讨论等方法得出结论，激发学生结构探究兴趣和欲望，培养学生探究的思想和意识，培养学生的观察、思维能力，主动参与意识，体验学习乐趣、渗透安全教育。【第三课时重点难点】1、教学重点结构与功能之间的关系。2、教学难点【第三课时教学过程】序号内容教师活动学生活动备注1导入碳元素的同素异形体（图片展示）石墨和金刚石的差异（物理性质和化学性质的差异）【提问】是什么导致了石墨和金刚石的这些差异呢？在探求物质的微观世界中我们发现是碳原子排列的不同，就是结构的差异。学生回答2结构与功能在微观世界有结构，在宏观世界，结

28、构依旧存在。事实上，物体的结构是由物体的功能和需要决定的，而物体的结构又决定了物体的性质和形态。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。【案例】各色汽车（展示各种汽车的图片）越野车、卡车、小轿车、面包车、公共汽车。【讨论】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。设计意图：引导学

29、生理解结构与功能的关系。3任务布置用扑克牌建筑模型的相关新闻报道，以激发学生的活动兴趣。任务布置：以一副扑克牌为材料，设计并搭建一个建筑模型。要求：建筑模型的类型不限，高度10cm以上结构稳定岂能承受一定的重量，自重小。材料：纸牌一副，胶水观看，听讲，思考提问任务驱动，在做中体会结果稳固性的因素，明确设计的目标和要求保证学生作品的成功率。3帮助学生分析问题活动提示1的填写可以先请同学回答前面课程中所讲的有关结构强度和稳定性的知识，然后填写。影响结构稳定性的因素影响结构强度的因素3. 活动提示3。让同学分组讨论扑克牌这种材料在制作建筑模型时的特点和如何进行连接和固定？纸牌这种材料用在制作建筑模型

30、结构时的特点：表面光滑、便于裁剪；硬度较大，能够承受比较大的拉力，但是受压力非常小。胶水直接粘连；用剪刀剪开口子后，两张牌插接；随着连接部位和材料多少的不同，强度和稳固性各有不同的变化。4活动提示4。教师还可以提示学生进行5.几个关于结构受力的小测试：（1）可以折叠、可以卷曲，折叠成三棱柱或者卷曲成圆柱体后可以承受比较大的压力，但是卷曲时表面很难光滑；（2）多张扑克牌叠加后，能够承受更大的力。另外教师可以事先先制作完成一个符合要求的模型，用指定的方法进行试验，让同学们形象地了解稳固性的试验方法。1（1）建筑模型的重心位置；（2）结构与地面所形成的支撑面的大小；（3）结构的形状。2（1）建筑模型