第一篇：第一單元結構與設計一常見結構的認識教學設計

第一單元：結構與設計

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”等案例，激發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。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，可用來抵抗引起形態和大小改變的力。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。

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。

在自然界，相同的物質，不同的結構，表現出不同特性的現象處處可見。

⑴同樣是水，有液態、氣態、固態；

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“這個人表現好”“這個人好表現”，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，有的不穩； ⑹各種材料組成結構可以使“死的”材料變成“活的”機器。如：發動機、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，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，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、形態穩定。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，根據學生練習過程中的反饋信息，評價學生和調整課堂教學。

第二篇：《常見結構的認識》教學設計

通用技術《技術與設計2》

第一節 常見結構的認識

一、教學內容分析

本課時使用的是蘇教版教材，是《技術與設計2》第一單元“結構與設計”的第一節的第一課時。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。本節內容通過觀看視頻、圖片等方式，對自然界中形形色色的結構進行分析和研究,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”。要讓學生知道結構與設計的重要性，知道自然界中形形色色的結構給了人們無限的創造靈感和啟示。人們將其成果應用到技術領域,是為了更好地服務于人類。從認識常見的結構開始，通過學生熟悉的事例，主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，并通過受力情況講解結構的分類。雖然沒有條件讓學生進行壓力試驗，但是生活中的一些實例也可以強化學生對不同類型結構特點的理解。本節內容不要求學生作進一步的結構受力分析，也不要求畫結構的受力圖。

二、教學對象分析

學生已經學過高中物理的一些力學課程，應該對本章結構問題的學習有一定力學基礎。高中學生對身邊存在結構有一定的了解，對結構的功能和分類也有一定的基礎，但是不能準確把握結構的定義。此外，學生不能準確地區分三類結構類型，特別是殼體結構的特點。

三、教學目標

1、知識與技能：

（1）學生能說出結構的含義；

（2）學生知道組成結構的構件的五種基本受力形式；（3）學生會判斷生活中物體的結構類型。

2、過程與方法：

通過案例分析引導學生從力學的角度上理解結構的涵義和一般分類，能對生活中的結構進行簡單的分類。

3、情感態度和價值觀：

讓學生養成注意觀察身邊事物的良好習慣，激發探索大自然及人類社會中存在的形態各異的結構的興趣。結合學生生活中的事例來認識有關事物結構的研究對科技創新的影響。

四、教學重難點

重點：結構與力；結構的類型

難點：從力學的角度理解結構的涵義，理解不同結構類型在生產生活中的應用。通用技術《技術與設計2》

五、教學策略

（一）教法

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

（二）學法

鼓勵學生自主探究和合作交流，引導學生自主觀察、總結，在與他人的交流中豐富自己的思維方式，獲得不同的體驗，從而引導學生養成自主探究的習慣。

六、教學過程

（一）了解結構

結構普遍存在于自然界和人類創造的各種物體中。

請學生欣賞幾種自然界的經典結構。（圖片展示蜂巢、貝殼、蜘蛛網、蟻巢等，還有文字說明）

師：自然界中形形色色的結構給了人們無限的創造靈感和啟示。人們將其成果應用到技術領域,是為了更好地服務于人類。

展示圖片：蜂巢——仿生蜂巢輪胎，蒼耳子——尼龍搭扣 【課堂討論】

生產生活中還有哪些產品的結構是受到自然界事物結構的啟發而產生的？ 請學生再欣賞我們先人創造的經典結構。展示圖片：長城，應縣木塔，趙州橋 【課堂討論】

展示的這些結構有什么特點？

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

這就是結構的含義 引出從力學角度結構的含義：

（二）結構與力

從力學角度來說，結構是指可承受一定應力的物體形態，它可以抵抗能引起形狀和大小改變的力。

一個較復雜的結構由許多不同的部分組成，這種組成部分通常稱為構件 展示自行車車輪的構件：

自行車的車輪由輻條、輪胎、車圈、氣門等構件組成。

師：當自行車載重過多時，車胎容易爆裂。從力學上來說，車胎爆裂的原因是車胎這個構件所受壓力過大，即結構的構件會受到壓力的作用。

問題：結構的構件除了壓力，構件還會受到哪些力的作用？ 通用技術《技術與設計2》

構件的基本受力形式

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，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姿勢時，會使杠體產生（）變形。

【探究活動】比較不同形狀的紙板承受壓力的大小 總結： 結構不同對力的抵御效果也不同。

（三）結構的類型

根據物體的結構形態在受力時承受和傳遞力的方式差別，通常將結構分為： 展示圖片：長城——實心球——埃及法老像

1、實體結構：結構體本身是實心的結構。

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、框架結構：通常是指結構體由細長的構件（梁、柱、桿、管??）組成的結構。

特點：結構穩定、抗壓抗拉 缺點：構件損害對整體有嚴重影響

展示圖片：龜殼——拜占庭式建筑圓頂——蒙古包、帳篷

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

師：三種結構各有優缺點，設計結構時要揚長避短。在生產和生活實際中，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的。【馬上行動】指出表內所列物體的結構類型 通用技術《技術與設計2》

【活動】20張相同撲克牌（撲克牌不能折）進行搭建一個結構，搭建完成保持10秒穩定，挑戰一下最大高度。

師：好多學生用三角形結構，三角形這個形狀穩定性好，強度也大，穩定性和強度是我們下節課要探究的結構的性質。

（四）課堂小結

1、結構是指可承受一定力的架構形態。結構構件的基本受力有拉力、壓力、剪切力、扭轉力和彎曲力。

2、結構類型主要有：實體結構、框架結構和殼體結構。現實生活中的結構更多的是若干結構類型的組合。

教學反思

本節內容的學習，一定要切合學生的生活經驗，這樣才能引起學生的共鳴，活躍課堂氣氛，才能激發學生的學習熱情和對后面學習內容的興趣。比如蜂巢和貝殼結構等案例，得出事物的結構是人類思維的源泉。引導學生注意結構有形態和承受力。本節課主要通過圖片等資料邊看邊分析讓學生對結構有一定的認識，通過問題分析讓學生從力學的角度理解結構的概念，掌握結構的基本受力形式以及對不同類型的結構特點的理解。

第三篇：常見結構的認識教學設計

一常見結構的認識教學設計 奉化市教師進修學校 黃育稼

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”等案例，激發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、鷹的身體結構的優點在哪里。

1、結構的含義

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，可用來抵抗引起形態和大小改變的力。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。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。

在自然界，相同的物質，不同的結構，表現出不同特性的現象處處可見。⑴同樣是水，有液態、氣態、固態；

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“這個人表現好”“這個人好表現”，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，有的不穩；

⑹各種材料組成結構可以使“死的”材料變成“活的”機器。如：發動機、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，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，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、形態穩定。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，根據學生練習過程中的反饋信息，評價學生和調整課堂教學。

第四篇：《常見結構的認識》教學設計

通用技術《技術與設計2》

第一節 常見結構的認識

一、教學內容分析

本課時使用的是蘇教版教材，是《技術與設計2》第一單元“結構與設計”的第一節的第一課時。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。本節內容通過觀看視頻、圖片等方式，對自然界中形形色色的結構進行分析和研究,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”。要讓學生知道結構與設計的重要性，知道自然界中形形色色的結構給了人們無限的創造靈感和啟示。人們將其成果應用到技術領域,是為了更好地服務于人類。從認識常見的結構開始，通過學生熟悉的事例，主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，并通過受力情況講解結構的分類。雖然沒有條件讓學生進行壓力試驗，但是生活中的一些實例也可以強化學生對不同類型結構特點的理解。本節內容不要求學生作進一步的結構受力分析，也不要求畫結構的受力圖。

二、教學對象分析

學生已經學過高中物理的一些力學課程，應該對本章結構問題的學習有一定力學基礎。高中學生對身邊存在結構有一定的了解，對結構的功能和分類也有一定的基礎，但是不能準確把握結構的定義。此外，學生不能準確地區分三類結構類型，特別是殼體結構的特點。

三、教學目標

1、知識與技能：

（1）學生能說出結構的含義；

（2）學生知道組成結構的構件的五種基本受力形式；（3）學生會判斷生活中物體的結構類型。

2、過程與方法：

通過案例分析引導學生從力學的角度上理解結構的涵義和一般分類，能對生活中的結構進行簡單的分類。

3、情感態度和價值觀：

讓學生養成注意觀察身邊事物的良好習慣，激發探索大自然及人類社會中存在的形態各異的結構的興趣。結合學生生活中的事例來認識有關事物結構的研究對科技創新的影響。

四、教學重難點

重點：結構與力；結構的類型

難點：從力學的角度理解結構的涵義，理解不同結構類型在生產生活中的應用。通用技術《技術與設計2》

五、教學策略

（一）教法

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

（二）學法

鼓勵學生自主探究和合作交流，引導學生自主觀察、總結，在與他人的交流中豐富自己的思維方式，獲得不同的體驗，從而引導學生養成自主探究的習慣。

六、教學過程

（一）導入語

指導學生觀看視頻《踩雞蛋》

引導學生思考：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構有關。關于拱形結構，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計的拱形結構。

今天我們就一起來探究“結構”這個詞的魅力。

（二）結構是無處不在的

師：“結構”一詞，對同學們來說可能并不陌生。請同學們想一想，在學習的哪些課程中提到過“結構”？

【學生討論】

教師引導：在生物課中提到過：人體的結構、細胞的結構等；

在政治課里有社會結構、階級結構等；

在化學和物理中，有物質結構、分子結構、原子結構等； 在語文課里接觸過：文章的結構、語句的結構等； 在地理課中有地質結構等。

總結：結構是普遍存在著的。它廣泛的存在于自然界、技術、社會各個領域。

請學生欣賞幾種結構。（圖片展示蜂巢、蜘蛛網等）

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

（三）結構的內涵

結構是指事物的各個組成部分之間的搭配和排列。結構的各個組成部分或零件稱為構件。

比如：汽車由車身、底盤、輪子、發動機等組成； 通用技術《技術與設計2》

椅子由椅背、椅面、椅子腿和橫檔組成。

【思考】為什么要研究結構？

因為它對人類有貢獻，自然界中形形色色的結構給了人們無限的創造靈感和啟示。人們將其成果應用到技術領域,是為了更好地服務于人類。

例如：

（1）鳥與飛機；（2）魯班發明鋸子；（3）鷹眼與導彈跟蹤系統。

【拓展】看來我們人類好多地方不如動物,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治者呢? 啟發學生回答：憑大腦,憑學習,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上進行創新，現在進入知識經濟時代，人類知識總量幾年就要翻一番。【課堂討論】

生產生活中還有哪些產品的結構是受到自然界事物結構的啟發而產生的？

師：每一種物體都有其特定的結構，結構的多種多樣，就決定了事物的性質多樣化。汽車有輪子所以能跑，飛機有翅膀所以能飛，物體的特性與結構有很大的關系。而且即使是相同的物質，結構不同，往往表現出不同的特性。

比如： ——同樣是水，有液態、氣態、固態；

——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“這個人表現好”“這個人好表現”，因排列不同，就形成了一褒一貶；

意義：結構在我們生活中是非常重要的，結構不合理，就達不到預期的效果，甚至會產生嚴重的后果，如橋斷、房屋倒塌等。【觀看視頻】《哈爾濱陽明灘大橋垮塌》

（四）結構與力

師：請同學們思考，為什么橋會斷裂？（因為有力的作用）

生活中常見的結構都要承受一定力的作用。那么結構與力有什么關系呢？ 師：大多數結構的物體都需要承受外力的作用，當外力達到一定程度，物體就會遭到破壞，形狀和大小就會改變。所以任何結構都需要在一定范圍內具有抵抗其形狀和大小改變的能力。

引出從力學角度結構的含義：

結構是指可承受一定應力的架構形態，它可以抵抗能引起形狀和大小改變的力。通用技術《技術與設計2》

列出三幅圖片，學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）

所以在結構和構件上的各種力，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、壓路機等。

3、扭曲力：使物體發生扭轉形變的力。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

為了保證結構的正常工作，這些構件必須有相應的承載能力。這是結構設計中必須考慮的重要問題。

（五）結構的類型

根據物體的結構形態在受力時承受和傳遞力的方式差別，通常將結構分為：

1、實體結構：結構體本身是實心的結構。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、框架結構：通常是指結構體由細長的構件（梁、柱、桿、管??）組成的結構。如窗戶、畫框、房子的架構等等。

特點：（１）支撐空間卻不充滿空間。

（２）幾何外形較復雜。（３）制作方便、省料。

3、殼體結構：通常是指內部中空的結構。

這是一個很形象的詞，大家可以想一想貝殼，類似于貝殼的結構就是殼體結構。

殼體結構普遍存在于自然界中，通常是指層狀的結構，如：西瓜、帳篷、椰子、雞蛋等。

這種結構的特點是什么呢？咱們來分析這樣一個問題

【學生討論】進入工地時總是被要求戴上安全帽，為什么？

分析：安全帽屬于殼體結構，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《技術與設計2》

由此殼體結構的特點就很明顯了：（1）外力作用在結構體的表面上。（2）受力均勻、形態穩定。

正是由于殼體結構的特點，以較薄的外殼能承受較大的外力，人們也由此獲得了靈感，使得殼體結構被廣泛應用于技術領域。比如汽車的安全氣囊等。

以上我們學習了三種結構，下面咱們來做兩個練習題。

【小試牛刀】

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

2、下列選項中，屬于框架結構的是（）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構呢? 【拓展】

在生產和生活實際中，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的。——復合結構。

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

（六）課堂小結

1、結構無處不存在

2、結構與力

3、結構的類型

七、教學反思

本節內容的學習，一定要切合學生的生活經驗，這樣才能引起學生的共鳴，活躍課堂氣氛，才能激發學生的學習熱情和對后面學習內容的興趣。比如魯班和鋸子等案例，得出事物的結構是人類思維的源泉。本節課主要通過圖片等資料邊看邊分析讓學生對結構有一定的認識，通過問題分析讓學生從力學的角度理解結構的概念，掌握結構的基本受力形式以及對不同類型的結構特點的理解。

第五篇：結構與設計第一課時教學設計

第一單元 結構與設計 第一課 常見的結構

【教材版本】

本課程采用地質出版社《技術與設計2》。【設計思路】

通過案例介紹，引導學生了解結構的含義，結構的分類，通過對兩個簡單結構的受力分析，幫助學生從力學的角度理解結構的本質——，了解結構受力的幾種基本形式。

【教學內容分析】

《技術與設計2》第一單元“結構與設計”的第一課時的內容主要包括：

1、不同領域、形形色色的結構案例介紹：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，通過對這些結構的分析和研究,使學生理解結構的含義——“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”，自然界中的結構給了人們無限的創造靈感和啟示，人們通過借鑒、學習并應用到技術領域, 是為了更好地服務于人類。

2、結構的分類：實心結構、框架結構、殼體結構，分別舉例說明各類結構的特點，加深學生對結構的理解。

3、結構與力的關系：通過對單杠結構和棚室屋架結構的簡單受力分析，引出結構的力學本質：承受外力和抵抗變形，使學生能夠從力學的角度理解結構的概念；總結結構受力的幾種形式：拉力、壓力、剪切力、扭轉力、彎曲力。

課時安排：1課時。

【學情分析】

學生對結構雖有一定的了解，對結構的功能和分類也有一定的基礎。但較為零散，模糊。另外，學生在物理課中已學習了有關力學的知識，對物體的受力分析有比較好的基礎。但是由于受力分析是物理課教學中的難點，多數學生在受力分析中還是有困難的，所以在教學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、扭轉力和彎曲力等。

【教學目標】 1.知識與技能：

（一）了解結構的含義。

（二）能從力學的角度理解結構的概念和一般分類。

（三）能結合1~2種簡單的結構案例，分析結構是如何承受力的。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.情感態度和價值觀：

能認識到力對結構會產生重要影響，合理的受力是結構存在的重要條件。【教學重難點】 【教學資源】 結構模型、多媒體設備 【教學過程】 [導入新課]

（一）《技術與設計2》的簡單介紹：

這一節課我們開始第二冊書的學習，首先我們了解一下——結構與設計。第一單元 結構與設計 第一節 常見的結構

一、常見的結構

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構，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 說到結構，我們知道任何一件事物都有自己的結構，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，都有自己獨特的結構。

1、自然界中的例子：

蜂巢的六角柱形體結構，蒼蠅的復眼結構，蜘蛛網的網狀結構以及生物遺傳物質DNA的獨特的雙螺旋結構等等都是巧奪天工的結構杰作，為人類進行工程方面的結構設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行封閉，構成六角菱形的底。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構非常堅固，被廣泛應用在飛機的機翼以及人造衛星的機壁結構設計上。

蒼蠅的復眼結構：包含4000只可以單獨成像的單眼，能看清幾乎360度范圍內的物體，在這種特殊結構的啟示下，人們研制成功了蠅眼照相機，可一次拍攝1329張高分辨率照片，廣泛應用在航拍測繪領域。

蜘蛛網：放射狀結構，網絲受力均勻，承受大負荷、大沖擊力。

2、技術領域的例子：

技術領域的結構主要是指工程結構，我們常見的建筑、橋梁、各種工程設施以及各種各樣的工業產品都有自己特定的結構，這些結構影響并決定了它們的性質和功能。

例如一般的樓房往往都按照鋼筋混凝土框架結構進行建造，采用這種結構主要是為了增加樓房的強度和穩定性，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，建筑的結構還會受到不同國家和地區的政治、經濟、文化、宗教、地理環境等多種因素的影響，因而結構的樣式繁多、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構，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的積雪，保護房頂不會被壓垮；而在中東一些干旱少雨的沙漠地區，當地居民的房頂一般都是平頂結構的，可以方便收集雨水，這些例子都說明了建筑的結構是和他們的用途密不可分的。

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

除了建筑和橋梁外，我們身邊的各種產品的結構也是各具特色，豐富多樣，像一支鋼筆、我們使用的桌子、椅子，上學放學騎的自行車，復雜一些的比如汽車、電子計算機、家用電器、再復雜一些的如工廠里的一整套大型生產裝置和設備等等，這些工業產品構思精巧、獨具匠心的結構給人們的生產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領域中結構。

3、社會領域中的結構：

除了自然界中的結構和技術領域的結構外，我們人類社會也有自己的結構，從國家的行政區域劃分，到各種社會機構的組織構成，以及各種社會活動、生產活動都是按照一定的結構進行組織和開展的。那么，什么是結構呢？

二、結構的含義

化學課上我們曾學習過碳的兩種同素異構體—金剛石與石墨，他們都是碳單質，由碳原子構成，但在物理性質上卻有很大的差異，根本原因就在于其內部原子排列結構不同。

金剛石：正四面體網狀結構，原子間隙小，原子間作用力大，因此表現出的物理性質是結構強度大，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，因此質地柔軟。

可見，物質內部各組成部分之間的排列和搭配決定了物質的形態和性質。這里，物質內部各組成部分之間的排列和搭配就是我們通常所說的結構，這是廣義上的結構的含義。

1、結構的力學含義

具體到技術領域的結構，我們通常將結構和力聯系在一起，從力學的角度來理解結構的含義。

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；從力學的角度來看，像凳子、吊塔這樣一些結構可以承受外力的作用和抵抗變形（這是因為當結構受到外力作用時,內部各質點之間的相互位置會發生改變,如分子或原子間距發生變化，進而產生一種抵抗的力 , 稱為內力，內力與外力之間總是保持某種平衡，結構就表現出能夠承受外力作用和抵抗變形的這樣一些性質）。

因此，從力學的角度來看，結構實質上就是一種可以承受外力作用的架構形態，它的本質是承受外力和抵抗變形，這是力學角度的結構的含義。

2、結構的類型

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

2）框架結構：是指結構體由細長的構件相互連接組成的結構，這些構件包括梁、柱、桿、管件等。像吊車的吊塔、吊臂，電視臺的發射鐵塔，一些傳統的木結構塔樓建筑，鋼架結構的大橋、房屋的門窗框架，桌椅板凳等等都是采用的框架結構。框架結構幾何外形較為復雜，其特點是支撐空間而不充滿空間，使用材料少、輕便、結構強度大、制作簡便，能承受垂直和水平荷載，因而得到廣泛應用。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）殼體結構：像蛋殼、頭盔、鐵皮車廂、機艙等等這樣一些結構都是采用薄壁殼狀構件制作的一種特殊的空間結構，這就是殼體結構。其最大的特點是受力合理、形態穩定；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，起到保護的作用；因此這種結構在建筑、航空、交通運輸領域應用廣泛。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）組合結構

在日常生活中我們常見的結構大部分都是組合結構，如：許多橋梁都是拱形和框架結構的組合體；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）。

此外，我們還可以從幾何形態來對結構的類型進行劃分。

1）纜索結構：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，應用的都是纜索結構。

2）桁架結構：是指由許多直桿構成三角形的架構組合，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，因此這種結構重量輕、強度大、節省材料。像一些工礦企業廠房中大跨度的屋頂支撐結構，體育場館、大型公共場所（火車站、機場的候車廳）的屋頂支撐結構，大型的鋼結構橋梁（南京長江大橋、武漢長江大橋）等等，都采用的是桁架結構。

除此之外，還有空間桁架結構、球形空間桁架結構等多種形式的結構，適用于大面積、大跨度的空間結構應用，以及一些特殊空間結構方面的應用。

三、結構與力

前面我們談到，從力學角度看，結構實質上是一種能夠承受外力作用和抵抗變形的架構形態，下面我們就一起來了解結構與力之間的關系，結構是怎樣受力的，結構受力的基本形式有哪些。

1、簡單結構的受力分析 1）單杠的受力

單杠是由杠體、立柱、斜拉索幾部分構成的，這些組成部分我們稱之為構件，我們了解結構的受力情況主要是通過分析構件的受力來實現的。

立柱的受力：單杠的立柱是各種荷載的主要支撐點。當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果；當人體來回擺動或者做回旋動作時，人體因為運動產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，主要用于加固立柱。當立柱收到外力作用發生彎曲變形時，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，起到穩定加固的作用。

2）棚室屋架結構的受力

棚室屋架結構主要由梁、柱、墻面、屋面（拱頂）等幾部分構成，作用在棚室屋架結構上的荷載（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。風載產生的作用力較為復雜，主要對立柱和墻面產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，均勻分攤梁的受力。

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

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

下面我們再來了解一下結構構件的基本受力形式。

2、構件的基本受力形式

構件受力的基本形式：拉力、壓力、剪切力、扭轉力和彎曲力。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。扭轉力—反方向向物體兩端均勻施力 ,使物體發生扭轉形變的力。如汽車方向盤的軸、鉆機的鉆桿、電鉆鉆頭受到的力是扭轉力。彎曲力—作用于物體 ,使它產生彎曲的力。如被拉彎的弓、單杠的杠體等等。