第一篇：《結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度》教學(xué)設(shè)計(jì)（寫寫幫推薦）
《技術(shù)與設(shè)計(jì)2》第一章第三節(jié)《結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性》教學(xué)設(shè)計(jì)
《結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性》 教學(xué)設(shè)計(jì)
一、教材分析：
該章的總體設(shè)計(jì)思路是：認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)——探究結(jié)構(gòu)——設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)——欣賞結(jié)構(gòu)。本節(jié)是教材《技術(shù)與設(shè)計(jì)2》中第一章第三節(jié)《探究結(jié)構(gòu)》。需要2課時(shí)完成教學(xué)，這節(jié)書只要分為三個(gè)內(nèi)容：結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及影響因素、結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及影響因素、結(jié)構(gòu)性質(zhì)的試驗(yàn)方法。通常后兩個(gè)內(nèi)容作為一節(jié)進(jìn)行教學(xué)，重點(diǎn)放在結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，而試驗(yàn)方法結(jié)合上一本書的內(nèi)容是作為知識(shí)復(fù)習(xí)使用。
結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，難點(diǎn)在于涉及到力的分析。這對(duì)于理科較差的學(xué)生是難以理解的，因?yàn)槲覀冃枰芯苛εc形變關(guān)系來分析強(qiáng)度。雖然是難點(diǎn)，有部分學(xué)生可能不大理解分析過程，但結(jié)論的得出對(duì)于理解結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度有作用的意義，要視乎不同班級(jí)的學(xué)習(xí)程度調(diào)整這部分的內(nèi)容，而重點(diǎn)則放在強(qiáng)度的影響因素中，材料，是好理解的，那就得進(jìn)行知識(shí)的拓展，列舉讓學(xué)生了解為了得到更好的強(qiáng)度，在材料上運(yùn)用的巧妙之處；截面形狀，這是可以給學(xué)生用真實(shí)的試驗(yàn)方法證明給學(xué)生看的，這部分內(nèi)容大可以結(jié)合第三部分的內(nèi)容一起進(jìn)行，提高課堂的效率；結(jié)構(gòu)的連接，在教材的編排上，沒有明確連接方式跟結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度有關(guān)，實(shí)事是結(jié)構(gòu)的連接方式與穩(wěn)定性、強(qiáng)度都有關(guān)系。所以我認(rèn)為這一點(diǎn)可以獨(dú)立出來理解。畢竟連接方式不僅僅是為了提高強(qiáng)度穩(wěn)定性的，而是結(jié)構(gòu)功能所需求的。
二、教學(xué)目標(biāo)：
知識(shí)與技能：
1、理解強(qiáng)度、應(yīng)力的概念，能進(jìn)行簡單的應(yīng)力計(jì)算，掌握應(yīng)力和強(qiáng)度的關(guān)系。
2、通過實(shí)驗(yàn)、實(shí)例，明確強(qiáng)度與材料、強(qiáng)度與物體的形狀的關(guān)系。培養(yǎng)學(xué)生結(jié)合生活實(shí)際分析問題，交流能力，對(duì)身邊事物的觀察能力。
過程與方法：通過觀察生活和技術(shù)實(shí)驗(yàn)等方法使學(xué)生懂得應(yīng)用相關(guān)的理論知識(shí)。情感態(tài)度價(jià)值觀：讓學(xué)生親身體驗(yàn)注重交流，通過分析討論得到結(jié)論，培養(yǎng)學(xué)生的觀察分析能力，合作交流能力。
三、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)：
重點(diǎn)：影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及的主要影響因素。
難點(diǎn)：應(yīng)力的理解，強(qiáng)度與應(yīng)力的關(guān)系，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要在容許應(yīng)力范圍之內(nèi)。
四、學(xué)情分析：
總體來說學(xué)生對(duì)通用技術(shù)這門課程比較感興趣在于看到和聽到以往不同的見解。他們的思維、生活經(jīng)驗(yàn)已有一定基礎(chǔ)，并在前面章節(jié)的學(xué)習(xí)中已經(jīng)初步掌握了結(jié)構(gòu)的一些相關(guān)知識(shí)，在此基礎(chǔ)上幫助學(xué)生從其生活世界中選擇通俗感興趣的主題和內(nèi)容，對(duì)結(jié)構(gòu)問題進(jìn)行進(jìn)一步探討，上升到理論的高度。
五、教學(xué)策略：
本課采用在教學(xué)中充分利用實(shí)驗(yàn)、討論、小組合作的教學(xué)方法。多舉生活中的案例，進(jìn)行師生互動(dòng)探討，幫助學(xué)生加深對(duì)知識(shí)的理解。
六、教學(xué)安排
1課時(shí)
七、教學(xué)過程：
（一）復(fù)習(xí)回顧，導(dǎo)入新課
教師引導(dǎo)學(xué)生回顧結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性相關(guān)內(nèi)容，引到學(xué)生還可以從哪些角度研究結(jié)構(gòu)
（二）知識(shí)構(gòu)建
1、強(qiáng)度——抵抗破壞的能力 1）理解結(jié)構(gòu)被破壞是什么程度。形變過大導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)破裂或折斷，失去應(yīng)有功能。
（應(yīng)用一組圖片，幫助學(xué)生理解）
2）分析結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與力的關(guān)系
結(jié)構(gòu)通過發(fā)生形變來抵抗外力的作用，形變會(huì)產(chǎn)生分布到結(jié)構(gòu)各個(gè)部分，合力與外力相等的內(nèi)力。但結(jié)構(gòu)每一部分能承受的內(nèi)力的大小是有限的，當(dāng)某一地方，承受的內(nèi)力過大，就會(huì)出現(xiàn)被破壞的現(xiàn)象。
（1）內(nèi)力： 外力使構(gòu)件發(fā)生變形的同時(shí)，構(gòu)件的內(nèi)部分子之間隨之產(chǎn)生一種抵抗變形的抵抗力，稱為內(nèi)力。我們使用“應(yīng)力”的來衡量結(jié)構(gòu)受到的效果，而該結(jié)構(gòu)能承受的最大應(yīng)力，我們成為“許用應(yīng)力”
（2）應(yīng)力：作用在單位面積上的內(nèi)力。
理解應(yīng)力主要兩種情況：
第一種，正應(yīng)力：內(nèi)力與垂直于結(jié)構(gòu)截面部分作用效果。
這一概念與初中學(xué)習(xí)的固體壓強(qiáng)是對(duì)應(yīng)的，不同之處，固體壓強(qiáng)是外力作用效果，這里是內(nèi)力的表現(xiàn)效果。
第二種，切應(yīng)力：內(nèi)力與截面相切的部分作用效果。
要理解切應(yīng)力，得分析結(jié)構(gòu)在實(shí)際受力是的變形效果，不僅僅會(huì)發(fā)生長度的收縮，還會(huì)發(fā)生截面積的錯(cuò)位。為了描述這一效果引入：切應(yīng)力
■ 結(jié)構(gòu)受到的應(yīng)力是正應(yīng)力和切應(yīng)力的矢量和。（這一內(nèi)容對(duì)于比較好的學(xué)生可以提出來，畢竟可以統(tǒng)一力學(xué)的知識(shí)）。
■ 由于結(jié)構(gòu)能承受的應(yīng)力有限，承受正應(yīng)力大了，必然能承受的切應(yīng)力就少了。
例子分析：
1.立木頂千斤——使結(jié)構(gòu)受到不發(fā)生彎曲，受到的絕大部分為正應(yīng)力，靠材料本身的強(qiáng)度承受外力。
2.一指斷鋼絲——使結(jié)構(gòu)承受很大的正切利，只要用小小的切力就可以破壞結(jié)構(gòu)。
善于掌握結(jié)構(gòu)的受力情況，可以大大減少結(jié)構(gòu)被破壞的可能性。而從上述說明中我們可以發(fā)現(xiàn)，研究結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，往往集中看最薄弱的地方。【活動(dòng)】思考：要增強(qiáng)繩子的強(qiáng)度有什么辦法？原因何在？ 3）結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響因素
（看錢江三橋垮塌事故，了解結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響因素）第一．材料
介紹復(fù)合材料的運(yùn)用。鋼筋混凝土——綜合混凝土的硬度和鋼筋的韌性。提出問題：（1）制作時(shí)，鋼筋放在混凝土哪個(gè)位置較好？（2）如何更好地提高鋼筋混凝土的強(qiáng)度——形狀。
第二．橫截面形狀
【活動(dòng)】嘗試試驗(yàn)不同種相同面積，不同截面形狀結(jié)構(gòu)的抗壓能力。（1）讓學(xué)生嘗試在同等條件下設(shè)計(jì)一些結(jié)構(gòu)體。發(fā)揮學(xué)生的想象力。可以提高學(xué)生運(yùn)用之前知識(shí)的機(jī)會(huì)。
（2）測(cè)試要強(qiáng)調(diào)，只允許壓破，不考慮倒塌的影響。（3）測(cè)試開始，記錄情況。得出結(jié)論。
【對(duì)教材的進(jìn)一步說明，教材的圖是從抗彎曲能力來排序的。】 3.結(jié)構(gòu)的連接方式
了解生活中的連接方式的運(yùn)用及其意義 1)介紹榫接比釘接的優(yōu)越性 2)介紹其他連接方式
4.回顧剛才試驗(yàn)的過程。（觀看兒童坐車安全的撞擊試驗(yàn)）5.小結(jié)
第二篇：《結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性》 教學(xué)設(shè)計(jì)
《技術(shù)與設(shè)計(jì)2》第一章第三節(jié)《結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性》教學(xué)設(shè)計(jì)
《結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性》 教學(xué)設(shè)計(jì)
一、教材分析：
本節(jié)是“地質(zhì)出版社”出版的教材《技術(shù)與設(shè)計(jì)2》中第一章第三節(jié)《結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性》。共需2課時(shí)完成。本課為第1課時(shí)的學(xué)習(xí)。該章的總體設(shè)計(jì)思路是：認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)——探析結(jié)構(gòu)——設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)——欣賞結(jié)構(gòu)。“結(jié)構(gòu)”與“設(shè)計(jì)”是該章的兩個(gè)核心概念，結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性則是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要考慮的重要因素之一，是對(duì)結(jié)構(gòu)及受力認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上作進(jìn)一步深入的學(xué)習(xí)。
二、教學(xué)目標(biāo)：
知識(shí)與技能：
1、理解內(nèi)力、強(qiáng)度、應(yīng)力的概念，能進(jìn)行簡單的應(yīng)力計(jì)算，掌握應(yīng)力和強(qiáng)度的關(guān)系。
2、通過實(shí)驗(yàn)，明確強(qiáng)度與材料、強(qiáng)度與物體的形狀及連接方式的關(guān)系。培養(yǎng)學(xué)生合作交流能力，對(duì)身邊事物的觀察能力。
3、理解穩(wěn)定性的概念，及影響穩(wěn)定性的因素。
過程與方法：通過觀察生活和技術(shù)實(shí)驗(yàn)等方法使學(xué)生懂得應(yīng)用相關(guān)的理論知識(shí)。
情感態(tài)度價(jià)值觀：讓學(xué)生親身體驗(yàn)注重交流，通過分析討論得到結(jié)論，培養(yǎng)學(xué)生的觀察分析能力，合作交流能力。
三、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)：
重點(diǎn)：影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性的主要因素。
難點(diǎn)：應(yīng)力的計(jì)算，強(qiáng)度與應(yīng)力的關(guān)系，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要在容許應(yīng)力范圍之內(nèi)。
四、學(xué)情分析：
總體來說學(xué)生對(duì)通用技術(shù)這門課程比較感興趣。他們的思維、生活經(jīng)驗(yàn)已有一定基礎(chǔ)，并在前面章節(jié)的學(xué)習(xí)中已經(jīng)初步掌握了結(jié)構(gòu)的一些相關(guān)知識(shí)，在此基礎(chǔ)上幫助學(xué)生從其生活世界中選擇通俗感興趣的主題和內(nèi)容，對(duì)結(jié)構(gòu)問題進(jìn)行進(jìn)一步探討，上升到理論的高度。
五、教學(xué)策略： 本課采用在教學(xué)中充分利用實(shí)驗(yàn)、討論、小組合作的教學(xué)方法。多舉生活中的案例，進(jìn)行師生互動(dòng)探討，幫助學(xué)生加深對(duì)知識(shí)的理解。
六、教學(xué)安排
1課時(shí)
七、教學(xué)過程：
（一）復(fù)習(xí)回顧，導(dǎo)入新課
教師引導(dǎo)學(xué)生回顧結(jié)構(gòu)的概念，指出事物的性質(zhì)：強(qiáng)度和穩(wěn)定性
（二）知識(shí)構(gòu)建
1、強(qiáng)度
對(duì)于結(jié)構(gòu)變形，只給以“結(jié)實(shí)”“不結(jié)實(shí)”來評(píng)說是不夠準(zhǔn)確的，而對(duì)于結(jié)構(gòu)的受力與變形應(yīng)該有更科學(xué)的描述。通常，物體結(jié)構(gòu)抵抗變形的能力，都以強(qiáng)度來表示，我們用應(yīng)力來衡量強(qiáng)度。
（1）內(nèi)力： 外力使構(gòu)件發(fā)生變形的同時(shí)，構(gòu)件的內(nèi)部分子之間隨之產(chǎn)生一種抵抗變形的抵抗力，稱為內(nèi)力。
（2）應(yīng)力：作用在單位面積上的內(nèi)力。【學(xué)生活動(dòng)一】
（3）拓展：探討強(qiáng)度和應(yīng)力的關(guān)系
示例：粗繩和細(xì)繩，兩種相比粗繩更結(jié)實(shí)，牢固，換句話說是抗拉強(qiáng)度更大。繩子所受拉力一定，即構(gòu)件受到的外力一定，而粗的橫截面積大，所以應(yīng)力小，此時(shí)變形小，而抗變形的能力大，即強(qiáng)度大。
結(jié)論： 應(yīng)力小，強(qiáng)度大 應(yīng)力大，強(qiáng)度小 【學(xué)生活動(dòng)二】
（4）結(jié)合課本分小組探究影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的因素，同時(shí)完成26頁問題，答在學(xué)案上。
結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，一般取決于它對(duì)張力和壓力兩方面的反應(yīng)能力，具體取決于以下因素：
形狀、材料（不同的材料有承受不同應(yīng)力極限的能力）
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）師生探討：如何改進(jìn)物體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度？ 如：國家要求建筑樓面的水泥板必須將鋼筋焊接起來，以形成整體，即是改進(jìn)連接方式以增強(qiáng)強(qiáng)度。還可以采用強(qiáng)度大的形狀，那么要求強(qiáng)度大的地方大都采用什么形狀？例如拱形、三角形等：常見的拱形橋梁可以保存很多年；鉆石很堅(jiān)固，它由復(fù)雜的三角形和四面體形狀構(gòu)成。這些都是我們改進(jìn)物體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的思路。希望同學(xué)們根據(jù)本課的學(xué)習(xí)在實(shí)踐中應(yīng)用。
2、穩(wěn)定性
教師活動(dòng)：展示不倒翁，靜止立在桌面上的不倒翁用手扳倒后最終還能穩(wěn)穩(wěn)立住，說明不倒翁維持其平衡狀態(tài)的能力很強(qiáng)，即穩(wěn)定性強(qiáng)。(1)穩(wěn)定的概念
穩(wěn)定指的不是狀態(tài)絕對(duì)不變，而是指受擾后，允許狀態(tài)有所波動(dòng)，但當(dāng)擾動(dòng)消失后，能重新返回到原平衡狀態(tài)，則為穩(wěn)定，不能回到原有平衡狀態(tài)，為不穩(wěn)定。(2)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性
結(jié)構(gòu)具有阻礙翻倒或移動(dòng)的特性。
師生探究：哪些因素會(huì)影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性？
平放的磚頭很穩(wěn)定，把它豎起來就容易翻倒？瓶子里裝了半瓶水很穩(wěn)定，而空瓶子或是裝滿水的瓶子卻比較容易翻到？不倒翁不倒的原因？ 我們的結(jié)論：物體要穩(wěn)定，第一，它底面積要大；第二，重心要低。(3)影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素
結(jié)構(gòu)的形狀、重心的位置 補(bǔ)充：結(jié)構(gòu)的底面積 【學(xué)生活動(dòng)三】(4)合作探究
A、為什么有些結(jié)構(gòu)看上去傾斜不穩(wěn)，可實(shí)際是穩(wěn)定的呢？ 例如：比薩斜塔等，展示比薩斜塔圖片
結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的基本條件：重心所在點(diǎn)的垂線落在結(jié)構(gòu)底面內(nèi)。
B、不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)一定不好嗎？舉出生活中利用結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定的例子。舉例：在地震多發(fā)地區(qū)，人們將酒瓶之類的物體倒置在地上，利用這一不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)預(yù)報(bào)地震的功能；過去農(nóng)村地區(qū)人們用水桶打水常常要在水桶口的邊緣綁上一重物，水桶到水面時(shí)能自動(dòng)翻倒打水。
（三）總結(jié)提升
學(xué)生回顧、總結(jié)本節(jié)課的主要內(nèi)容
大屏幕展示本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)
俗話說，萬丈高樓平地起。作為一個(gè)中學(xué)生，要想成為國家的棟梁之才，首先要打好基礎(chǔ)，學(xué)好科技文化知識(shí)，還應(yīng)有謙虛好學(xué)的品質(zhì)，當(dāng)然還要練就過硬的本領(lǐng)。
八、教學(xué)反思
本節(jié)課采用的教學(xué)方法較為恰當(dāng)，學(xué)生保持了較高的學(xué)習(xí)熱情，大量實(shí)例的引入是本節(jié)課成功的關(guān)鍵。
學(xué)案： 學(xué)習(xí)目標(biāo)：
1、通過技術(shù)試驗(yàn)來理解結(jié)實(shí)（強(qiáng)度）和穩(wěn)（穩(wěn)定性）
2、理解內(nèi)力、應(yīng)力和強(qiáng)度，并可進(jìn)行簡單的應(yīng)力計(jì)算，利用應(yīng)力的概念來理解強(qiáng)度及影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的因素。
3、理解結(jié)構(gòu)的重要性質(zhì)穩(wěn)定性及影響穩(wěn)定性的因素。【知識(shí)概要】
1、強(qiáng)度：物體結(jié)構(gòu)抵抗變形的能力。
2、內(nèi)力，外力使構(gòu)件發(fā)生變形的同時(shí)，構(gòu)件內(nèi)部分子之間隨之產(chǎn)生的一種抵抗變形的抵抗力。
3、應(yīng)力：作用在單位面積上的內(nèi)力。
4、計(jì)算應(yīng)力的公式：σ=N/S，N為內(nèi)力，S為構(gòu)件截面積。應(yīng)力的計(jì)量單位為N/mm2或N/cm2
5、影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的因素：形狀、材料、材料的連接方式。
6、穩(wěn)定指的不是狀態(tài)絕對(duì)不變，而是指受擾后，允許狀態(tài)有所波動(dòng)，但當(dāng)擾動(dòng)消失后，能重新返回到原平衡狀態(tài)，此為穩(wěn)定。不能回到原有平衡狀態(tài)，為不穩(wěn)定。
7、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性：結(jié)構(gòu)具有阻礙翻到或移動(dòng)的特性。
8、影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素：結(jié)構(gòu)的形狀（支撐地面形狀、底面積大小有關(guān)）、重心的位置。【學(xué)生探究】
活動(dòng)一：應(yīng)力和強(qiáng)度的關(guān)系？
結(jié)論： 活動(dòng)二：影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的因素?
結(jié)論: 活動(dòng)三：為什么有些結(jié)構(gòu)看上去傾斜不穩(wěn)，可實(shí)際是穩(wěn)定的呢？（拓展）結(jié)論：結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的基本條件：重心所在點(diǎn)的垂線落在結(jié)構(gòu)底面內(nèi)。比如比薩斜塔等。
測(cè)案
班級(jí) 姓名
選擇：
1、分別在一根竹桿和一根同樣尺寸的脆性塑料桿上不斷加掛相同質(zhì)量的重物，竹桿比脆性塑料桿能掛更多重物而不會(huì)斷裂，說明了（）影響結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。A、材料
B、結(jié)構(gòu)的形狀
C、構(gòu)件橫截面形狀
D、構(gòu)件的連接方式
2、家用落地風(fēng)扇的底座一般做得比較重，這是為了（）。A、增加風(fēng)扇的強(qiáng)度
B、增加電風(fēng)扇的穩(wěn)定性
C、安裝電線的需要
D、更加美觀
3、在日常生活中，你所見到的以下哪一個(gè)結(jié)構(gòu)是不屬于利用不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)某些功能的。（）
A、游樂設(shè)施的蹺蹺板功能結(jié)構(gòu)； B、房間門口的活頁功能結(jié)構(gòu)； C、學(xué)校運(yùn)動(dòng)場的籃球架結(jié)構(gòu)；
D、圓珠筆的筆嘴結(jié)構(gòu)
4、影響結(jié)構(gòu)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。A①②③
B②③
C①④
D①②③④
5、影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素不包括（）
A、結(jié)構(gòu)的形狀
B、重心的位置
C、材料 判斷：
1、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和強(qiáng)度是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須考慮的重要內(nèi)容，二者相互聯(lián)系，相互影響。（）
2、一般情況下，不銹鋼杯比紙杯的強(qiáng)度大，這說明結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與材料有關(guān)。（）拓展：
已知結(jié)構(gòu)的容許應(yīng)力為50 N/cm2，截面積為4 cm2，外力沖擊產(chǎn)生的內(nèi)力為180N，請(qǐng)問結(jié)構(gòu)會(huì)被破壞嗎？
第三篇：船舶結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析
船舶結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析
近幾年來，國內(nèi)船舶修理公司如雨后春筍般出現(xiàn)，修理任務(wù)急劇擴(kuò)張，修理的船型也是多種多樣，涵蓋整個(gè)船舶市場。而對(duì)船體結(jié)構(gòu)的修理也是首當(dāng)其沖，由于船廠的技術(shù)水平和工人技能等多方面原因，對(duì)于結(jié)構(gòu)修理過程中拆換結(jié)構(gòu)也會(huì)出現(xiàn)不同的修理方案，導(dǎo)致船舶結(jié)構(gòu)在修理后出現(xiàn)異常情況。因此對(duì)于船舶結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析的提出是相當(dāng)重要的。其主導(dǎo)思想是在船舶修理的船體拆換強(qiáng)度分析的應(yīng)用中，運(yùn)用的基本計(jì)算原理和方法，是以船舶原理和船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)為理論基礎(chǔ)。在以往的工程實(shí)際中，修船工程技術(shù)人員往往忽略或者不重視將這些理論的知識(shí)與船舶修理工程充分地結(jié)合起來。為了很好地說明這些基礎(chǔ)理論在修船工程實(shí)際中的應(yīng)用，本文將以船舶原理和船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)的基本理論，來闡述在船舶修理工程中的基本強(qiáng)度理論和基本計(jì)算原理及方法。
一、船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)
在船舶工程傳統(tǒng)意義上，船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)研究和解決船體結(jié)構(gòu)在靜力響應(yīng)，即在給定的外力作用下如何確定船體結(jié)構(gòu)（局部和整體）中的應(yīng)力、變形情況。在船舶修理工程中，因船舶在設(shè)計(jì)建造時(shí)已經(jīng)對(duì)船舶的強(qiáng)度進(jìn)行了計(jì)算和設(shè)計(jì)，所以要解決的問題就是強(qiáng)度計(jì)算，概括來講，就是在船體結(jié)構(gòu)尺寸已知的條件下，在給定的外載荷或工況下，計(jì)算出結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和變形，并與許用值比較，從而判斷船體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度是否足夠。船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的計(jì)算是依據(jù)船舶原理的基本設(shè)計(jì)理念，運(yùn)用理論力學(xué)和材料力學(xué)的力學(xué)基本理論來對(duì)船舶的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算和校核的。
二、力學(xué)模型和船體模型
在船舶修理工程中的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算中，為了便于計(jì)算，須對(duì)實(shí)際的結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡化，在簡化模型的基礎(chǔ)上，施加外載荷，再運(yùn)用船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)的基本理論和方法來計(jì)算船體結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和變形情況。為了滿足計(jì)算的需要，可以將在船舶修理工程實(shí)際情況下的船體結(jié)構(gòu)的簡化模型分成兩個(gè)類型，一是基于傳統(tǒng)船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)基礎(chǔ)上的“力學(xué)模型”，二是在便于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)計(jì)算和有限元理論分析的“船體模塊”，這兩個(gè)類型有漸進(jìn)的關(guān)系。
“力學(xué)模型”的建立是根據(jù)實(shí)際結(jié)構(gòu)的受力特征、結(jié)構(gòu)之間的相互影響以及對(duì)計(jì)算精度的要求等各個(gè)方面的因素來確定的。
在船舶修理工程中，船體“力學(xué)模型”的簡化一般有以下幾種形式：
一是船體中的受壓或者拉壓的板，可以把四周由縱橫骨架支持的這種受壓或者拉壓的板看作具有矩形周界的平板模型。在甲板縱骨被局部割斷后，在未斷縱骨和框架之間的主甲板就可以簡化成這樣的模型，在艙口圍橫梁被拆斷后，艙口圍板就成為受壓板結(jié)構(gòu)了，同樣可以簡化成這一類的力學(xué)模型結(jié)構(gòu)。
二是船體結(jié)構(gòu)中解除部分約束條件的骨架可以看作力學(xué)中的“桿系系統(tǒng)”。連續(xù)梁、剛架和板架結(jié)構(gòu)是“桿系系統(tǒng)”中典型的結(jié)構(gòu)。因舷側(cè)板需換新，在拆除后，相應(yīng)位置的肋骨因支撐板約束的解除而成為受壓桿件。至于船體的雙層底結(jié)構(gòu)，在實(shí)際的計(jì)算處理中一般可以簡化為剛架和板架結(jié)構(gòu)。
而“船體模塊”是為了便于計(jì)算機(jī)的計(jì)算方便，將船體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行離散處理，化成小的能夠表達(dá)結(jié)構(gòu)的所有特征的子結(jié)構(gòu)。“船體模塊”的確定既要考慮到該結(jié)構(gòu)的幾何形狀，又要考慮其結(jié)構(gòu)載荷的特點(diǎn)，同時(shí)又必須采取適合有限元方法的計(jì)算特點(diǎn)來進(jìn)行。
三、強(qiáng)度分析與計(jì)算
與船舶設(shè)計(jì)建造中的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算一樣，船舶修理實(shí)際的工程中，對(duì)船體結(jié)構(gòu)的改變（拆裝或新加），同樣是應(yīng)用力法、位移法、能量法和矩陣法等方法。但與船舶設(shè)計(jì)不同的是，船舶修理是在原有結(jié)構(gòu)被拿掉后，產(chǎn)生新的外載荷和新的邊界條件，這時(shí)要對(duì)新情況下的強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算和校核，確定在新的外載荷和邊界條件下的結(jié)構(gòu)應(yīng)力和變形。下面以某船的局部構(gòu)件換新為例，來探討力法、位移法、能量法和矩陣法在船舶修理工程中的應(yīng)用。
以下為某散貨船上邊艙橫剖面結(jié)構(gòu)圖，圖示陰影部分因板腐蝕變薄須進(jìn)行換新處理。
散貨船上邊艙局部挖換 TST Frame Partly Renewal
先將該拆換結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡化和模型化處理，如上圖所示，可以簡化成兩端為固定端，甲板縱骨為支點(diǎn)的簡支梁結(jié)構(gòu)，考慮到甲板板的垂直壓力，簡支梁可以看成受垂直方向的均布載荷q的作用。下面就以這個(gè)模型為基礎(chǔ)來介紹在船舶強(qiáng)度分析中常用的幾種分析計(jì)算方法。
1、力法求解
這是結(jié)構(gòu)力學(xué)中最基本和最常用的方法之一。它的基本原理是將靜不定結(jié)構(gòu)的多余約束去掉,代以約束反力,使其成為一靜定結(jié)構(gòu)；去掉約束出現(xiàn)約束反力的地方列變形連續(xù)方程式以保證基本結(jié)構(gòu)的變形與原結(jié)構(gòu)相同。方程式的數(shù)目與未知數(shù)數(shù)目相同。對(duì)于結(jié)構(gòu)有n個(gè)未知力，則有n個(gè)變形連續(xù)方程式，可以列出“力法正則方程式”如下：
(1-1)
式中，δij為結(jié)構(gòu)中力Xj在力Xi位置處的引起的應(yīng)變，?i為外力在力Xi位置處引起的位移；解變形連續(xù)方程式求出未知力，進(jìn)一步可以求出結(jié)構(gòu)的彎曲要素。對(duì)圖中力學(xué)模型，根據(jù)式（1-1），且δij=δji，列出變形連續(xù)性方程組
:
(1-2)
式中，M0、M1、M2分別為節(jié)點(diǎn)0、1、2處的彎矩；l為單跨粱的長度：Q為單跨粱上的載荷。求解可得：
該結(jié)構(gòu)的剪力圖和彎矩圖如下：
剪力和彎矩示意圖
Bending Moment and Shear force Arrangement2、位移法求解
以節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)角為未知數(shù)（角位移），再根據(jù)節(jié)點(diǎn)斷面彎矩平衡條件建立方程式。位移法的一般原理和解法步驟為:
分析結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)，找出可以轉(zhuǎn)動(dòng)的節(jié)點(diǎn)數(shù)；然后設(shè)想在可能發(fā)生轉(zhuǎn)角的節(jié)點(diǎn)上加上抗轉(zhuǎn)約束；再假想將加固的各節(jié)點(diǎn)強(qiáng)迫轉(zhuǎn)動(dòng)，使之發(fā)生轉(zhuǎn)角，按照公式列出桿端彎矩；最后對(duì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)的各節(jié)點(diǎn)建立節(jié)點(diǎn)彎矩平衡方程式；解彎矩平衡方程式，可求得各桿端彎矩和彎曲要素。
根據(jù)節(jié)點(diǎn)彎矩平衡方程式組：
（2-1）
Iij為桿ij的慣性矩 lij為桿ij的長度 θi為節(jié)點(diǎn)I處的轉(zhuǎn)角
對(duì)圖2-1列彎矩平衡方程式，有
(2-2)
可以求得：
3、能量法求解
能量法的基本原理是根據(jù)彈性體在外力的作用下將發(fā)生變形，載荷在相應(yīng)的位移上做功，同時(shí)，彈性體因變形而產(chǎn)生應(yīng)變能，列相應(yīng)的能量方程式，從而求解變形方程式，進(jìn)一步可以得出應(yīng)力情況。彈性體的應(yīng)變能為
根據(jù)位能最小原理：在滿足幾何關(guān)系和給定的位移邊界條件的所有可能位移中，真實(shí)的位移使得系統(tǒng)的總位能取駐值，有：
取滿足位移邊界條件的撓曲函數(shù)，計(jì)算應(yīng)變能、力函數(shù)以及總位能：
4、矩陣法求解
類似于有限元方法。為本文解決在船舶修理工程中的強(qiáng)度計(jì)算的重點(diǎn)應(yīng)用方法。這里僅簡述如何求解圖示的問題。
總剛度矩陣為
端點(diǎn)力計(jì)算如下：
可以直接求解得到未知節(jié)點(diǎn)位移，進(jìn)一步可求得內(nèi)力分布
本文在充分吸收和運(yùn)用現(xiàn)有的船舶原理和船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)理論的基礎(chǔ)上，結(jié)合船舶修理工程的實(shí)際情況，對(duì)船舶修理工程中出現(xiàn)的需要解決的強(qiáng)度校核問題進(jìn)行定性的分析，通過理論和實(shí)踐相結(jié)合的方法，探討船舶修理工程中的船體結(jié)構(gòu)改變所引起的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度變化的理論計(jì)算方法，并將其方便和快捷地轉(zhuǎn)化為實(shí)際的工程技術(shù)人員比較容易接受和使用的技術(shù)工藝方法。通過一定的實(shí)例來剖析船舶結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的理論計(jì)算方法，通過實(shí)例和理論相互闡釋的方式，分析船舶強(qiáng)度校核理論在船舶修理實(shí)際中的應(yīng)用，進(jìn)而達(dá)到本文的研究目標(biāo)。再現(xiàn)代修船業(yè)務(wù)中運(yùn)用科學(xué)的理論和計(jì)算方法是可行而且必要的，同時(shí)也是未來發(fā)展船舶修理工工程所必須面對(duì)的。
第四篇：電場強(qiáng)度教學(xué)設(shè)計(jì)
1、試以“電場強(qiáng)度”為例，分析它的建立過程、教學(xué)要求，并設(shè)計(jì)其教學(xué)活動(dòng)過程。
建立過程：
1．對(duì)電場強(qiáng)弱和方向的認(rèn)識(shí)。
研究驗(yàn)證庫侖定律的實(shí)驗(yàn)，明確幾個(gè)問題。
① B在A的電場中 ② B在不同位置受力不同，說明電場的性質(zhì)與位置有關(guān)；場源電荷不同B的受力不同，說明電場的性質(zhì)與場源電荷有關(guān)。所以我們說電場的性質(zhì)只與電場本身有關(guān)。③ 確定場源電荷和場中的位置，選擇不同的試探電荷發(fā)現(xiàn)其受到的電場力不同，要找到一個(gè)物理量描述電場的性質(zhì)，此物理量只與電場本身有關(guān)，與試探電荷無關(guān)，所以直接用電場力描述電場的力的性質(zhì)不合適。
2．尋找描述電場的力的性質(zhì)的物理量。
在研究電荷在確定的電場、確定的點(diǎn)受力時(shí)，一個(gè)試探電荷受力為F，如果有一個(gè)同樣的試探電荷在相同的點(diǎn)，其受力必然也為F，把這兩個(gè)試探電荷放在一起時(shí)，電荷量變?yōu)橐粋€(gè)的兩倍，它們的受力可能是2F，依次類推……從比值定義物理量在初中就已經(jīng)學(xué)習(xí)過，密度就是利用比值來定義的。我們看到電荷的受力與電荷量的比值是一個(gè)與電荷量無關(guān)的量，所以我們用這個(gè)比值來描述電場的力的性質(zhì)，引入電場強(qiáng)度的概念。3．電場強(qiáng)度的方向。
在電場中的同一點(diǎn)，放上不同的試探電荷，其受力方向可能不同，而同一電荷在電場的不同位置其受力方向可能也不同，所以要想完整的描述電場的力的性質(zhì)，電場強(qiáng)度必須是矢量。我們規(guī)定正電荷的受力方向?yàn)殡妶鰪?qiáng)度的方向。
教學(xué)要求：
①理解電場強(qiáng)度的概念及其矢量性，會(huì)根據(jù)電場強(qiáng)度的定義式進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算； ②掌握點(diǎn)電荷電場強(qiáng)度的公式；
③掌握電場強(qiáng)度矢量性及疊加原理。
教學(xué)活動(dòng)：
1.創(chuàng)設(shè)情境,提出探究課題
師：電場是物質(zhì)存在的一種特殊形態(tài),它看不見、摸不著,但客觀存在,而且有能量。那么,我們?nèi)绾握J(rèn)識(shí)它的特性,摸清它的“脾氣”?我們只有根據(jù)它表現(xiàn)出來的性質(zhì)去了解它。師：電場最基本的性質(zhì)是什么?這對(duì)我們研究問題有何啟發(fā)? 生：電場最基本的性質(zhì)是對(duì)放入其中的電荷有電場力的作用。所以,研究電場,我們可以在電場中放入電荷。
師：對(duì)!只有把電荷放入電場中,通過研究電荷的受力情況,才有可能探明電場的屬性。那么,對(duì)放入電場中的電荷有沒有要求?可不可以隨意找一個(gè)帶電體放入電場? 生：電荷的電荷量要充分小,不致影響原來要研究的電場；電荷的體積要充分小,以便于研究電場中各點(diǎn)的情況。
師：滿足這樣要求的電荷叫試探電荷。顯然,試探電荷是一種理想化模型,有了試探電荷,我們就可以研究電場的基本屬性。
師：電荷在電場中不同點(diǎn)受到的電場力大小一般不同,這說明什么問題? 生：這表示各點(diǎn)的電場強(qiáng)弱不同。
師：電場中各點(diǎn)的電場強(qiáng)弱與什么因素有關(guān)?如何描述電場的強(qiáng)弱?請(qǐng)同學(xué)們針對(duì)這個(gè)主題展開研究,得出結(jié)論。2.猜想假設(shè),設(shè)計(jì)探究方案
師：同學(xué)們可以猜想一下,電場中各點(diǎn)的強(qiáng)弱可能會(huì)與哪些因素有關(guān)?你們打算設(shè)計(jì)怎樣的方案去研究、解決這個(gè)問題? 生：各點(diǎn)的電場強(qiáng)弱可能與帶電體、各點(diǎn)位置、試探電荷有關(guān)。
(1)學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案：用絲線將一個(gè)輕小物體懸掛在木架上,做成如圖1所示的簡單實(shí)驗(yàn)裝置,讓它與帶正電的玻璃棒接觸帶上同種電荷,進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)：保持帶正電的玻璃棒與小物體的位置不變,通過控制絲綢與玻璃棒的摩擦,改變玻璃棒的帶電量,觀察懸線偏角的變化情況。設(shè)法保持玻璃棒的帶電量不變,改變小物體的帶電量,觀察懸線偏角的變化情況。改變木架位置,使小物體與帶電體的距離改變,觀察懸線偏角的變化情況。
(2)學(xué)生設(shè)計(jì)理論研究方案：在電荷Q產(chǎn)生的電場中：①將同一試探電荷q分別放在不同的位置A、B處(rA 3.收集證據(jù),論證探究假設(shè) (1)學(xué)生通過定性實(shí)驗(yàn)得到的初步結(jié)論：①僅改變玻璃棒的帶電量,小物體受到的電場力大小變化,說明電場的強(qiáng)弱受玻璃棒所帶電量的影響。②僅改變小物體的帶電量,小物體受到的電場力大小變化,說明電場的強(qiáng)弱可能與小物體的帶電量有關(guān)。③僅改變小物體的位置,小物體受到的電場力大小變化,說明電場的強(qiáng)弱與距離玻璃棒的遠(yuǎn)近有關(guān)。師：上述定性實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是否都是正確的?還必須從理論的層面加以深入研究。(2)學(xué)生通過理論研究得到的初步結(jié)論： ①對(duì)圖2情景,有弱與距離場源電荷的遠(yuǎn)近有關(guān)。,因rA 師生共同總結(jié)：理論和實(shí)驗(yàn)探究結(jié)果均表明,在電場中的同一點(diǎn),試探電荷受到的電場力與其電荷量的比值是恒定的;在電場中的不同點(diǎn),試探電荷受到的電場力與其電荷量的比值一般是不同的。這個(gè)比值由試探電荷在電場中的位置決定,跟試探電荷大小無關(guān),因而可以用這個(gè)比值來定義反映電場強(qiáng)弱性質(zhì)的物理量。 師：用比值定義一個(gè)物理量,用來表示研究對(duì)象的某種性質(zhì),這種方法我們不是第一次遇見。在2005年世界田徑錦標(biāo)賽上,劉翔13秒08奪得110米欄亞軍,而我們班一個(gè)男生只跑了10秒,你認(rèn)為該同學(xué)跑得比劉翔快嗎? 生：無法判斷,因?yàn)樵撏瑢W(xué)運(yùn)動(dòng)的位移并不清楚,僅通過比較運(yùn)動(dòng)時(shí)間是無法比較物體運(yùn)動(dòng)快慢的,只有確定相同的位移,再來比時(shí)間,才能判斷運(yùn)動(dòng)的快慢。 師；這樣我們用單位時(shí)間內(nèi)物體的位移來描述物體運(yùn)動(dòng)的快慢,從而引出了速度這一反映物體運(yùn)動(dòng)快慢性質(zhì)的新的物理量。同樣,如果直接用電場力的大小表示電場的強(qiáng)弱是行不通的,因?yàn)楸容^的電荷量可能不同,為了能統(tǒng)一比較標(biāo)準(zhǔn),我們就用單位電荷量的電荷受到的電場力來描述電場的強(qiáng)弱,并且給這個(gè)比值一個(gè)新的名稱,即電場強(qiáng)度,簡稱場強(qiáng)。師：在整個(gè)探究的過程中,同學(xué)們都能積極參與,認(rèn)真思考,勇于實(shí)踐,體現(xiàn)出追求科學(xué)真理的良好精神,反思全過程,大家覺得在設(shè)計(jì)的探究方案中或在研究的過程中,有哪些問題,有哪些不足?你有何改進(jìn)意見?你有哪些收獲和體會(huì)? 生甲：定性實(shí)驗(yàn)裝置太粗糙,很容易漏電,電荷量也不易控制,可以用驗(yàn)電器代替玻璃棒。生乙：我在上課前也做了預(yù)習(xí),對(duì)電場強(qiáng)度的概念不太理解,只是強(qiáng)行記憶。通過剛才的探究,我對(duì)這個(gè)概念是怎么得出的有了比較清楚的理解。生丙：今天的實(shí)驗(yàn)研究方法和運(yùn)用數(shù)學(xué)工具研究的方法是課本上沒有的,我覺得學(xué)到了很多東西,特別是物理學(xué)的研究方法,對(duì)我啟發(fā)較大。 2、試分析“加速度”這一物理量的內(nèi)涵、外延，它的量度公式和決定條件，以及造成概念不清的原因。 內(nèi)涵： 物體速度的變化有快有慢，所以用加速度這一物理量來表征物體速度變化的快慢。在物理概念的建立過程中是用飛機(jī)和汽車的速度變化為例子來引入，讓學(xué)生分析速度大小和速度變化大小以及速度變化快慢之間的區(qū)別，從而引出表示速度變化快慢的物理量—加速度。加速度等于物體速度的變化與完成這一變化的時(shí)間的比值，即外延： 主要應(yīng)用于經(jīng)典物理中。度量公式： 決定條件：初速度、末速度、速度變化的時(shí)間 造成概念不清晰的原因： 1.對(duì)加速度概念的建立，需要在前面每個(gè)環(huán)節(jié)都鏈接起來的情況下。 2.概念的理解不僅僅要考慮到速度變化的大小、速度變化的方向，還要考慮到速度變化對(duì)應(yīng)的時(shí)間。3.踏實(shí)一個(gè)建立在抽象概念之上的抽象概念。 “電場強(qiáng)度”教學(xué)設(shè)計(jì) 本資料為woRD文檔，請(qǐng)點(diǎn)擊下載地址下載全文下載地址 課 件www.tmdps.cn 【教材】人教版普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書物理選修3－1第一章第三節(jié) 【教學(xué)時(shí)間】一課時(shí) 【教學(xué)目標(biāo)】 一、知識(shí)與技能 ．粗略了解物理學(xué)史上對(duì)電荷間相互作用力的認(rèn)識(shí)過程。 2．知道電荷間的相互作用是通過電場發(fā)生的，電場是客觀存在的一種特殊的形態(tài)。 3．理解電場強(qiáng)度的概念及其定義，會(huì)根據(jù)電場強(qiáng)度的定義進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算。知道電場強(qiáng)度是矢量，知道電場強(qiáng)度的方向是怎樣規(guī)定的。 4．能根據(jù)庫侖定律和電場強(qiáng)度的定義推導(dǎo)點(diǎn)電荷場強(qiáng)的計(jì)算式，并能用此公式進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算。 5．知道場強(qiáng)的疊加原理，并能應(yīng)用這一原理進(jìn)行簡單的計(jì)算。 二、過程與方法 ．經(jīng)歷“探究描述電場強(qiáng)弱的物理量”的過程，獲得探究活動(dòng)的體驗(yàn)。 2．領(lǐng)略通過電荷在電場中所受靜電力研究電場、理想模型法、比值法、類比法等物理學(xué)研究方法。 三、情感態(tài)度與價(jià)值觀 ．體驗(yàn)探究物理規(guī)律的艱辛與喜悅。 2．學(xué)習(xí)科學(xué)家嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的態(tài)度。 【教學(xué)重點(diǎn)】 ．探究描述電場強(qiáng)弱的物理量。 2．理解電場、電場強(qiáng)度的概念，并會(huì)根據(jù)電場強(qiáng)度的定義進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算。 【教學(xué)難點(diǎn)】 探究描述電場強(qiáng)弱的物理量。 【教學(xué)用具】多媒體 【設(shè)計(jì)思路】 以“電荷間相互作用如何發(fā)生”、“如何描述電場的強(qiáng)弱”兩大問題為主線展開，具體操作思路是： ．學(xué)生自學(xué)電場，培養(yǎng)學(xué)生閱讀、汲取信息的能力。 2．通過實(shí)驗(yàn)?zāi)M和定量分析的方法探究描述電場強(qiáng)弱的物理量。 3．通過練習(xí)鞏固加深對(duì)電場強(qiáng)度概念的理解，探討點(diǎn)電荷的電場及場強(qiáng)疊加原理。 【教學(xué)設(shè)計(jì)】 一、復(fù)習(xí)提問、新課導(dǎo)入（5分鐘） 教師：上一節(jié)課我們學(xué)習(xí)了庫侖定律，請(qǐng)同學(xué)們回憶一下：庫侖定律的內(nèi)容是什么？ 學(xué)生回答：略 教師：我們不免會(huì)產(chǎn)生這樣的疑問： 投影展示問題1：真空中？它們之間相隔一定的距離這種相互作用是如何產(chǎn)生的呢？難道能夠不需介質(zhì)超越空間？ 投影展示“探究影響電荷間相互作用力的因素”圖片（1．2－1）。 教師：這幅圖大家不陌生，那么相同的小球在不同的位置所受作用力不一樣，說明了什么？ 學(xué)生回答：庫侖力的大小與距離有關(guān)。 教師：其本質(zhì)原因又是什么呢？（投影展示問題2） 教師：帶著這兩個(gè)疑問，本節(jié)課我們一齊來學(xué)習(xí)第三節(jié)電場強(qiáng)度。（板書課題） 二、新課教學(xué)（35分鐘） （一）電場 教師：請(qǐng)同學(xué)們帶著以下問題自學(xué)“電場”內(nèi)容。 （1）電荷間的相互作用是如何發(fā)生的？這一觀點(diǎn)是誰提出來的？ （2）請(qǐng)用自己的語言描述一下什么是電場？ （3）電場有什么本領(lǐng)？ 學(xué)生自學(xué)，師板書“ 一、電場”。 學(xué)生回答：（1）略； 教師：法拉第同學(xué)們?cè)浄瘢?/p> 學(xué)生（集體）回答：電磁感應(yīng)現(xiàn)象。 教師：法拉第是英國物理學(xué)家、化學(xué)家，對(duì)事物的本質(zhì)有著非常敏銳的洞察力，在電學(xué)上有著突出的貢獻(xiàn)。依據(jù)法拉第的觀點(diǎn)，我們?nèi)绾蚊枋鲭姾葾、B之間的作用力。 師生共析。 （2）略； 教師啟發(fā)引導(dǎo)：場是“物質(zhì)”──它和分子、原子組成的實(shí)物一樣具有能量、質(zhì)量和動(dòng)量，電視機(jī)、收音機(jī)信號(hào)的發(fā)射與接受就是電磁場在空間的傳播；“特殊”──看不見、摸不著；“存在于電荷周圍”并板書。 （電場是）存在于電荷周圍的一種特殊的物質(zhì)。 教師：場與實(shí)物是物質(zhì)存在的兩種不同形式。 （3）學(xué)生回答：對(duì)放入其中的電荷有靜電力的作用。 （二）科學(xué)探究描述電場強(qiáng)弱的方法 教師：下面我們?cè)賮硖接懙诙€(gè)問題。 依次投影問題：①相同的小球在不同的位置所受作用力不一樣，其本質(zhì)原因是什么呢？（對(duì)照“探究影響電荷間相互作用力的因素”圖片說明） 學(xué)生回答：電場強(qiáng)弱不同。 ②那么如何來描述電場的強(qiáng)弱呢？ 教師啟發(fā)：像速度、密度等尋找一個(gè)物理量來表示。 ③如何來研究電場？ （學(xué)生思考） 教師啟發(fā)引導(dǎo)：電場的本領(lǐng)是對(duì)場中的其他電荷具有作用力，這也是電場的最明顯、最基本的特征之一。因此在研究電場的性質(zhì)時(shí)，我們可以從靜電力入手。（板書研究方法） 教師：對(duì)于像電場這樣，看不見，摸不到，但又客觀存在的物質(zhì)，可以根據(jù)它表現(xiàn)出來的性質(zhì)來研究它，這是物理學(xué)中常用的研究方法。 教師：還需要什么？ 學(xué)生回答：電場及放入其中的電荷。 多媒體依次展示，教師簡述：①“探究影響電荷間相互作用力的因素”中的試探電荷；②場源電荷。 師生共析對(duì)試探電荷的要求。 教師：下面請(qǐng)同學(xué)們仔細(xì)觀察模擬實(shí)驗(yàn)的動(dòng)畫演示，并描述你看到的現(xiàn)象說明了什么。多媒體動(dòng)畫模擬：①不同位置偏角不同；②增加試探電荷帶電量偏角均增加。 學(xué)生回答：不同位置受力不同；同一位置試探電荷帶電量增加，受力增大，但不同位置受力大小關(guān)系不變。 教師：下面我們?cè)偻ㄟ^表格定量地來看一看： 將表格填完整，并分析、比較表格中的數(shù)據(jù)有什么特點(diǎn)和規(guī)律，看你能否得出如何來描述電場的強(qiáng)弱。多媒體展示表格，學(xué)生回答后依次填入：①F1、F2、F3及F1＜F2＜F3；②2F1、3F1、4F1、nF1等。 表一：（P1位置） 試探電荷 q 2q 3q 4q nq 靜電力 F1 2F1 3F1 4F1 nF1 表二：（P2位置） 試探電荷 q 2q 3q 4q nq 靜電力 F2 2F2 3F2 4F2 nF2 表三：（P3位置） 試探電荷 q 2q 3q 4q nq 靜電力 F3 2F3 3F3 4F3 nF3 （學(xué)生思考并交流討論） 學(xué)生回答： （1）不同的電荷，即使在電場中的同一點(diǎn)，所受靜電力也不同，因而不能直接用試探電荷所受的靜電力來表示電場的強(qiáng)弱； （2）電場中同一點(diǎn)，比值F/q是恒定的，與試探電荷的電荷量無關(guān)；（同一張表格） （3）在電場中不同位置比值F/q不同。（三張表格比較） 師生共同小結(jié)：比值由電荷q在電場中的位置決定，與電荷q的電荷量大小無關(guān)，它才是反映電場性質(zhì)的物理量。 教師：在物理學(xué)中我們定義放入電場中某點(diǎn)的電荷所受的靜電力F跟它的電荷量q的比值，叫做該點(diǎn)的電場強(qiáng)度。并板書。 （三）電場強(qiáng)度 ．定義： 教師：以前我們還學(xué)過哪些物理量是用比值法來定義的？ 學(xué)生回答：略。 教師：從它的定義，電場強(qiáng)度的單位是什么？ 學(xué)生回答：N/c 教師介紹另一種單位并板書。 2．單位：N/c或V/m，1N/c＝1V/m 教師結(jié)合板畫：在電場中不同位置，同種電荷受力方向不同，說明場強(qiáng)是矢量還是標(biāo)量？ 學(xué)生（集體）回答：矢量 教師結(jié)合板畫：電場中同一點(diǎn)放入正電荷和負(fù)電荷受力方向不同，如何確定場強(qiáng)的方向呢？ 教師：在物理學(xué)中作出了這樣的規(guī)定。（板書） 3．方向：電場中某點(diǎn)電場強(qiáng)度的方向跟正電荷在該點(diǎn)所受靜電力的方向相同。 教師：按照這個(gè)規(guī)定，如果放入電場中的是負(fù)電荷呢？ 學(xué)生回答：與負(fù)電荷在電場中某點(diǎn)所受靜電力的方向相反。 投影練習(xí)： 練習(xí)1（加深對(duì)場強(qiáng)的理解，探討點(diǎn)電荷的場強(qiáng)大小與方向） 點(diǎn)電荷是最簡單的場源電荷。設(shè)一個(gè)點(diǎn)電荷的電荷量為+Q，與之相距為r的A點(diǎn)放一試探電荷，所帶電荷量為+q。 （1）試用所學(xué)的知識(shí)推導(dǎo)A點(diǎn)的場強(qiáng)的大小，并確定場強(qiáng)的方向； （2）若所放試探電荷為-2q，結(jié)果如何？ （3）如果移走所放的試探電荷呢？ （請(qǐng)兩位同學(xué)板演前兩問后，共同完成第三問） 師生共同歸納總結(jié)： ．點(diǎn)電荷電場的場強(qiáng)大小與方向。（多媒體動(dòng)畫演示方向的確定方法） 2．電場強(qiáng)度是描述電場（力的）性質(zhì)的物理量，在靜電場中，它不隨時(shí)間改變。電場中某點(diǎn)的場強(qiáng)完全由電場本身決定，與是否放入電荷，放入電荷的電荷量、電性無關(guān)！ 辨析和的關(guān)系，強(qiáng)調(diào)的適用條件。 練習(xí)2（探討場強(qiáng)的疊加，鞏固對(duì)場強(qiáng)的理解及公式的靈活運(yùn)用，加強(qiáng)計(jì)算能力培養(yǎng)） 如圖所示，真空中有兩個(gè)點(diǎn)電荷Q1＝+3．0×10-8c和Q2＝－3．0×10-8c，它們相距0．1m，A點(diǎn)與兩個(gè)點(diǎn)電荷的距離r相等，r＝0．1m。求： （1）電場中A點(diǎn)的場強(qiáng)； （2）在A點(diǎn)放入電量q＝－1×10-6c，求它受的電場力。 教師：題中場源電荷不止一個(gè)，如何來確定電場中某點(diǎn)的場強(qiáng)？ 學(xué)生：平行四邊形定則 （請(qǐng)兩位同學(xué)板演） 教師：根據(jù)場強(qiáng)的疊加原理對(duì)于一個(gè)比較大的不能看成點(diǎn)電荷的帶電物體產(chǎn)生電場的場強(qiáng)如何確定？ 學(xué)生思考后回答：無限等分成若干個(gè)點(diǎn)電荷。 教師：根據(jù)以上方法，同學(xué)們?cè)O(shè)想一下一個(gè)半徑為R的均勻帶電球體（或球殼）外部產(chǎn)生電場的場強(qiáng)，如何求解？ 學(xué)生思考后回答：等效成電荷量集中于球心的點(diǎn)電荷。 三、小結(jié)（多媒體依次投影，并簡述） 通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們知道電荷間的相互作用是通過電場發(fā)生的，電場是存在于電荷周圍的一種特殊的物質(zhì)，它最基本的特征是對(duì)放入其中的電荷具有力的作用。正是利用電場的這一特性，我們通過研究試探電荷的所受靜電力特點(diǎn)，引入了描述電場強(qiáng)弱的物理量──電場強(qiáng)度。電場強(qiáng)度是用比值法定義的，它是矢量，有方向。 電場、電場強(qiáng)度的概念是電學(xué)中最重要的概念之一，它的研究方法和定義方法也是物理學(xué)中比較常見的方法。 四、板書設(shè)計(jì) 一、電場 客觀存在的一種特殊的物質(zhì)形態(tài) 二、電場強(qiáng)度 ．定義：E＝F/q 2．單位： 3．方向：跟正電荷在該點(diǎn)所受靜電力的方向相同 三、點(diǎn)電荷的電場 ．推導(dǎo)： 2．大小： 3．方向： 四、電場強(qiáng)度的疊加 五、布置作業(yè) 教材P16-171、2、7 思考題： 完成課本P173，比較電場強(qiáng)度E＝F/q與重力加速度g＝G/m有什么相同點(diǎn)和不同點(diǎn) 六、教學(xué)反思 探究描述電場強(qiáng)弱的物理量是本節(jié)課的重難點(diǎn)內(nèi)容之一，應(yīng)給學(xué)生充分的思考時(shí)間，并讓學(xué)生相互交流討論，教師還可進(jìn)行適當(dāng)啟發(fā)引導(dǎo)。另外，探究時(shí)間很難控制，在內(nèi)容處理上應(yīng)做到詳略得當(dāng)，發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性，如對(duì)電場及練習(xí)題的處理，盡可能由學(xué)生完成。 課 件www.tmdps.cn第五篇：“電場強(qiáng)度”教學(xué)設(shè)計(jì)
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