结构与设计 篇1
目标：认识身边无所不在的结构，能从力学的角度理解结构的涵义和本质。会对日常常见结构进行归类。理解结构稳固的含义和影响因素。能对结构进行简单的受力分析和增强其稳固性。
本节重点是第三个问题：影响结构稳固的因素的分析与应用。
引入：
这几天我看到课间很多同学拿着凳子去综合楼，去干吗？换凳子。为什么呢？原来他们的凳子都摇晃得厉害。据我观察，教学楼上的凳子大多是矩形的（画草图于黑板上），而综合楼上大家用的凳子大多是八字形的（画草图于黑板上）。无论是结实程度还是稳定程度都是八字形的更好一些。那么这两种凳子为什么有如此大的区别呢？就在于它们凳腿的排列方式不一样，即他们的结构不一样造成的。那么什么是结构？怎么理解结构的结实与稳定呢？这就是我们这节课所要探讨的话题。（板书课题）
一、常见结构的认识（结构无处不在）
首先来看看我们日常生活当中随处可见的各种结构，
自然界：展示雪花、海洋贝类、蜂巢等。（为什么雪花会形成如此漂亮的各种结构？为什么海洋贝类可以悠然自得的生存在海洋深出而没有被压坏？蜂巢的优势在哪里？或者为什么一个不起眼的小蜂巢却可以居住那么多的蜂子？）
科技领域：汽车、手机等越来越受人们青睐，那么什么样的结构的汽车或手机安全、合理又舒适呢？这值得人们研究。
社会领域：人员学历结构、职称结构，知识的内容结构等等。
可见，结构无处不在。那么什么是结构呢？回归到引入中所用的两种结构的凳子，总结出结构的涵义。
1、涵义：物体各个组成部分之间特定的搭配和排列。
2、本质（功能）：承受力和抵抗变形。
3、分类：
实体结构：一般是实心的，特点是能够承受比较大的力。
比如长城（展现相应图片）建立之初是为了抵御外族的入侵，所以建立的都是实体结构的；比如三峡大坝为了承受巨大的水流冲击力，也必修建成实体的结构，常言“千里之堤，毁于蚁穴”，不仅要建成实体的还要经常进行检修，一旦发现险情，立即采取补救措施；
再比如说家里厨房中的菜板子也必须是实体的，否则骨头之类的没有垛开，板子先裂了，也不行；
再比如锤子等等。
框架结构：形态比较简单，主要由细长的杆件组成，特点是主要承受水平或垂直的力。
比如窗户、自行车、艾菲尔铁塔、桌子、板凳、书橱等等；
壳体结构：能够巧妙地将外力分散到整个表面。
比如鸡蛋，放在手心里，不管用多大的力都不能将它纂烂，原因就在它是壳体结构的，
比如自然界的一些植物的果实：核桃、瓜子等都是壳体结构；比如头盔、锅碗瓢盆等都是壳体结构的。
当然对于生活的中的物体很多并不单纯的属于上面的某一种结构而是由多种结构共同组成的。比如我们的综合楼整理来看是框架结构，而楼顶的大圆球却是壳体结构的，而具体的一面墙却又是实体结构的。
二、结构与力
1、力的类型：拉力、压力、弯力、剪力、扭力等等
2、变形类型：拉伸、弯曲等等
三、影响结构稳固的因素
1、结实（结构的强度，指结构抵抗破坏的能力）
相关名词：
内力：物体或结构受外力作用的时候，内部各质点之间产生一种相互作用力来抵抗这种外力所引起的变形或破坏，这种相互作用力称为内力。
应力：物体或结构在受外力作用的时候，单位面积上所承受的内力称为应力。
应用于解释这些现象：
一根筷子比一把筷子更容易断；扭绞的绳子比不扭绞的绳子结实等等。
容许应力：物体或结构所能承受的最大应力。（用物理学中的最大静摩擦力来类比）
影响因素：
材料：纸杯与刚杯
形状：
连接方式：一体式（榫接、铆接、焊接等等）、挤压式（螺丝、轮胎与车圈等）、接插式（插头）、绞连接（轮子、轴承、风扇、人体四肢与躯干等等）、刚连接（建筑物的各个部分之间等等）。
2、稳定
不倒翁、建筑物的稳定含义不同。
涵义：结构具有阻碍翻倒或运动的特性称为结构的稳定性。
影响因素：
形状：a字型梯、三脚架
底面积：大坝、各种塔
重心位置：不倒翁、落地扇、比萨斜塔不倒之迷等等。
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四、经典结构赏析
技术与文化两个角度
教学反思:
结合生活中的常见实例来展示相应图片和进行具体分析，让学生充分认识到结构的无处不在，掌握增强结构稳固的方法。
文章来源：
结构与设计 篇2
一、常见结构的认识
1、结构的概念：a
结构是指事物的各个组成部分之间的 。结构决定着事物存在的性质。
（结构的五种受力形式：拉力、压力、剪切力、弯曲力、扭转力）
2、结构的分类：b
根据物体的结构形态，结构分为 、 、 三种基本类型。
实体结构是指结构体本身是实心的结构。其受力特点是： 。
如实心墙、大坝等。
框架结构是指结构体由细长的构件组成的结构。其受力特点是： 。如铁架塔、建筑用脚手架，厂房的框架等。
壳体结构是指层状的结构。其受力特点是： 。
如摩托车手的头盔、飞机的外壳、贝壳等。
（生活中很多物体的结构是由两种或两种以上的基本结构类型组合而成，称为组合结构，如埃菲尔铁塔等。）
二、稳固结构的探析
1、结构的稳定性：b
结构的稳定性是指结构在 的作用下维持其原有 的能力。
2、影响结构稳定性的主要因素：b
① 、②结构与地面接触所形成的支撑面积的大小、③ 。
3、影响结构强度的主要因素：c
（结构的强度是指结构具有的抵抗被外力破坏的能力）
① 、② 、③
结构构件的连接通常有两类： 和 。
铰连接——被连接的构件在连接外不能相对移动，但可相对转动。如：门与门框的连接
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。如：榫接、胶接、焊接
4、结构与功能的关系：b
结构决定着事物的性质，也直接影响事物的功能。
三、结构的设计
1、结构设计应考虑的主要因素：a
符合使用者对设计对象的 和 要求， 因素，公众和使用者的 ，使用者的 ，对设计对象的 控制要求和一定的 等。
2、简单结构的设计：c
①设计项目——②设计要求——③设计分析——④设计方案——⑤呈现草图
（如：设计相框、雨伞架、垃圾桶、鞋柜、衣架、笔桶等）
四、结构的欣赏：
1、结构的实用性：b
优秀的结构设计不仅表现在结构的实用功能上，也表现在形式上，特别是功能与形式的统一上。
2、经典结构设计的欣赏与评价：c
—— 与 两个角度进行。
技术角度：使用功能、稳固耐用、造型设计的创意和表现力、材料合理性、工艺精湛程度等。
文化角度：文化寓意与传达，美学原则，反映时代、民族、习俗方面特征，个性特征等。
结构与设计 篇3
结构与设计教学建议
一、教学目标
1、了解结构的涵义，能从力学的角度理解结构的概念和一般分类。
2、能结合1～2种简单的结构案例，分析结构是如何承受应力的。
3、能通过技术试验分析影响结构的强度和稳定性的因素，并写出试验报告。
4、能确定一个简单对象进行结构设计，并绘制设计图纸，做出模型或原型。
5、能从技术和文化的角度欣赏并评价典型结构设计的案例。
二、设计思路
全书四个单元在内容上即相对独立又有一定的内在联系。本单元研究的对象是“结构”，相对于后三单元的“流程”“系统”“控制”而言，内容较直观、容易理解，故作为全书的开篇。
“结构”“设计”共同构成了本单元的两个核心概念。本单元内容的设计遵循课程设计的基本学习原则，在学生建立了结构的感性认识的基础上，学习结构的概念、分析结构的稳定性和强度，在问题的解决中学习结构设计。学习进程由具体到抽象再到应用。
依据教学目标，本单元沿着这样的线索展开：
1、常见结构的认识
从认识普通意义的结构开始，通过学生熟悉的事例，展开技术视野中的力与结构、结构的基本分类的讨论，通过有趣的小试验，强化对不同类型结构的应用的理解。
2、稳固结构的探析
通过简单易行的试验，使学生理解、分析稳定性和强度这两个结构的重要参数，为后续进行的结构设计奠定良好的铺垫。
3、简单结构的设计
在明晰结构设计应关注的主要因素的前提下，通过简易相片架结构设计的若干种设计方案的呈现，传递给学生的信息，一是如何进行结构设计，二是技术设计的解决方案是不唯一的，解决技术问题的答案也不是非此即彼的。
4、经典结构的欣赏
通过引导学生对具有典型人文意义的结构赏析，拓展学生对结构设计的文化特性的理解和评价，培养他们高尚的技术文化位品。
三、教学准备
1、相关学科知识
本单元内容要求学生具有初中物理学科的基本力学知识。
2、教学器材和材料
本单元需要的教学设备和器材主要有，演示用的实物如自行车、可改变重心位置的装置等，试验用硬纸板、生鸡蛋、瓶盖、木板、重物等。各地教师可根据教学设计以及本校情况酌情使用和选择替代器材、材料以及与为教学服务的音像资料等。
四、课时安排
本单元建议使用8学时。
节次 内容 建议学时数
第一节 常见结构的认识 1
第二节 稳固结构的探析 2
第三节 简单结构的设计 3
第四节 经典结构的欣赏 2
合计 8
五、教学建议
1、教师应查阅有关结构力学和理论力学书籍，重点研究结构构件的基本受力形式、结构的分类。
2、本单元内容与学生生活实际联系密切，教师应有针对性地指导学生收集资料和实物素材，如案例、阅读材料、典型的结构设计实例等，为学生提供丰富的学习背景。
3、每一节“案例分析”栏目之后的“马上行动”或“讨论”中，提出了一些承上启下的问题或者围绕核心内容的支撑性问题，当然教师也可以提出更适合学生的问题，教学活动可以沿着这些问题展开、延伸，到第3、4节，则应引导学生综合理解和运用前几节的内容。
4、强调学生在结构设计中的多角度、多方案构思，采用多种方式鼓励或肯定学生在作品制作过程中的独特创意，在教学活动中逐步培养学生的创新能力。
六、教学评价
1、本章每一节的练习和末尾的练习和综合实践活动，为学生学习的形成性评价提供了可能，教师可根据学生练习过程中的反馈信息，评价学生和调整教学。
2、要强调过程评价与结果评价相结合，学生的任何一件合格的结构设计的作品的诞生需要思维的反复和时间的磨砺，这是一个有意义的、不可忽略的过程。要引导学生用技术设计档案袋的形式，把这一过程的丰富性记录下来，便于把过程性评价落到实处。
多数教师面对的学生人数较多，如何实现有效的学生技术设计档案袋记录，珠海二中曹玉宝老师运用电子表格运作已有很好的经验，不久我们将把他的方案放到网上。
3、允许学生在设计和制作过程中的反复，多数学生第一次接触结构设计，一开始难免走弯路，或者设计结果不理想，这都不重要，重要的是学生能找到问题的原因所在并偿试解决它。
4、在结构的方案设计中，要倡导学生对方案进行互评，学会接纳不同声音，学会倾听对设计方案的多元化理解，要引导学生不断的质疑、不断的修正，共同寻找更完善的解决方案。
七、参考资料
1、《结构力学》，包世华主编，武汉工业大学出版社
2、《工程力学》，崔玉玺主编，中国建材工业出版社
文章来源：
结构与设计 篇4
第一章结构与设计
第二课时结构的强度与稳定性
【学习目标】
1、了解内力和应力的概念，知道内力和应力的关系。
2、了解结构强度的概念，理解影响结构强度的因素
3、理解结构稳定性的概念，并理解影响结构稳定性的因素
【课程导入】
结构的受力特点其实有两个专用名词来表示，本节课我们就学习一下结构的两方面特征——结构的强度和稳定性。
【学习过程】
请思考一下
⒈三张相同的纸张在三种情形下，哪一种情况能承受较大的拉力？
⒉板凳的四条腿略呈八字形，向外侧倾斜，为什么？
一、结构的强度
1、概念
内力：
应力： 。
公式：
请计算p26页两处的内力
拓展提高 你怎样看待俗语 “一根筷子比一把筷子易断”。
强度： 。
2、影响结构强度的因素
⑴结构的形状
a 结构的外形 案例
b 结构构件的形状 案例
⑵材料
现实生活中常见的材料有哪些？
你能说出曾见过用哪些材料制成的杯子吗？请对比一下它们的强度。
⑶材料的连接方式 观察一下，教室中存在哪些连接方式？
二、结构的稳定性
1、概念
稳定： 结构的稳定性 指状态的绝对不变，而是指受扰之后允许状态有所波动，但当扰动消失后，能重新回到原有的平衡状态。
不稳定：
稳定性：
2、影响结构稳定性的因素
⑴结构的几何形状 事例：
尝试一下 能否对纸张做一种改变使其能承受一个黑板擦的重量？
⑵重心的高低 事例：
⑶支撑面的大小 事例：
区分三个面——接触面、受力面和支撑面
【巩固性检测】
1、我们经常看到马路旁边的广告牌后面的支撑架是三角结构的，从这种现象中我们看出以下哪个因素（ ）影响着结构强度？
a、材料 b、形状 c、构件 d、连接方式
2、以如下方式放置的并注入不同数量水的，稳定性最差的是：（ ）
3、如图一张圆桌，不能使它更加稳固的方法是
a.使用较重的大理石做桌子与地面的接触部分，木材做桌面
b.使用较重的大理石做桌面
c.如使用木材制作桌子，各部分大量采用榫接的方式
d.增大桌子底部的支撑面面积
4、如图所示是某厂家生产的塑料凳，很多客户反映凳脚强度不足，容易变形或断裂。针对这个问题，请根据所学的结构方面知识，就提高凳脚强度给厂家提三点合理的建议。
动手设计一下 广告牌是商铺做广告的一种主要形式，
：“户外广告牌结构设计中的抗风问题”
马上行动：
在户外广告牌的结构设计中，应该考虑其抗风性能，以减小正面风的压力。请你就户外广告牌设计中的抗风问题，提出两种以上可行的方案。
设计方案
内容
实现的方式、方法、途径
方案1
增加结构的强度
加固支撑架、连接点
方案2
减少受力面积
采用通风孔
方案3
改变结构形状
采用立体环绕
设计方案
内 容
实现的方式、方法、途径
方案1
将广告牌做成百叶窗式
条式百叶窗格在一定距离内加固，并考虑效果。
方案2
将广告牌做成筛网式
在广告牌上钻孔，孔径大小要合适。
方案3
将广告牌做成三面型
加固底座的支撑，并采取三角形结构，还要选用较轻的材质作牌面。
结构与设计 篇5
第一单元结构与设计一、常见结构的认识
世界上任何事物都存在结构，结构多种多样且决定着事物存在的性质。本节内容通过放映蜂窝、鹰的身体等结构图，通过对自然界中形形色色的结构的分析和研究,使学生明白“结构是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列”。要让学生知道为什么要学习“结构与设计”，自然界中形形色色的结构给了人们无限的创造灵感和启示。人们将其成果应用到技术领域,是为了更好地服务于人类。本课时还要讲解构件的基本受力形式：拉力、压力、剪切力、扭转力和弯曲力，讲解应力概念。从认识常见的结构开始，通过学生熟悉的事例，展开技术视野中的力与结构讨论。让学生进行压力试验，如比较不同形状的纸板承受压力的大小试验、鸡蛋或乒乓球承压试验等，通过有趣的小试验，强化对不同类型结构的特点的理解。不要求学生作进一步的结构受力分析，不要求画结构的受力图。
教学重点是结构概念，教学难点是学生对应力概念的理解。
教学目标：
1、了解结构的含义。
2、从力学的角度了解结构的概念。
3、了解结构的类型，能对简单的结构实例进行分类。
4、通过学习“鹰眼与导弹跟踪系统”等案例，激发学生的学习激情和兴趣。
课时安排：2课时。
教学过程：
一、无处不在的结构：
引导学生观察结构图，分析蜂窝、鹰的身体的结构。
要求学生说出蜂窝、鹰的身体结构的优点在哪里。
1、结构的含义
结构是指事物内部的组成、排列及其相互之间的关系。在技术领域，结构是指物体的各组成部分之间的搭配和排列，确定的搭配和排列决定了物体的性质和形态。结构的各组成部分，通常称为构件。例：人体结构，分子结构，阶级结构，文章的结构，汽车结构，桌子结构，地球结构等。
结构的本质：物体会受到各种各样的力，结构是可承受一定力的架构形态，可用来抵抗引起形态和大小改变的力。简单地说，结构是为了承受力和抵抗变形，这便是结构的本质。
让学生阅读案例：
鹰眼与导弹跟踪系统。
让学生思考：
⑴阅读案例以后，你最想说的是什么？
⑵为什么要研究结构？
2、为什么要学习结构？
系统的功能对其结构有着绝对的依赖性。所以有人说，结构不仅是事物存在的形式，更是事物特性的依据。
在自然界，相同的物质，不同的结构，表现出不同特性的现象处处可见。
⑴同样是水，有液态、气态、固态；
⑵同样是碳，但有最硬的固体金刚石和最软的固体石墨存在；
⑶化学有机物结构不同性质不同（色素）；
⑷同样的六个字“这个人表现好”“这个人好表现”，但因排列不同，就形成了一褒一贬；
⑸用同样的材料，做出的结构不同的小板凳就会有不同的特性，有的稳，有的不稳；
⑹各种材料组成结构可以使“死的”材料变成“活的”机器。如：发动机、电子计算机……
结构不合理就会产生严重的后果，如桥断、屋塌……所以我们应学习结构，将来去创造结构。
3、什么是工程结构？
工程结构是指能承受和传递外加载荷的承力系统，包括杆、板、壳等构件及其组合体。也就是说，工程结构可以是单个的构件，如：一根杆，一块板，一条绳，也可以是一个由不同构件组合起来的组合体。如：一座桥，一张桌子，一架飞机等，它们都可以叫做工程结构。技术课主要研究工程结构，简称结构。
4、几个重要概念
⑴铰接：桁架全由三角形组成，接头全为旋转接头，称为铰接。
⑵架构：物体的主体框架与构造形式。
⑶构件：组成结构的各组成部分。可以是一个零件，也可以是多个零件的组合。
二、结构与力
从力学角度来说，结构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。
当一个结构受到外力作用时，内部各质点之间的相互作用会发生改变，产生一种抵抗的力，称为内力。应力是构件的单位横截面上所产生的内力。当应力达到某一极限时，结构就会遭到破坏。
（一）受力形式
工程结构承受的外力有各种各样，但以它们对结构的影响来说，主要有以下几种。
1、拉力：结构承受拉伸时，作用在结构（经常称为拉杆）上的力是一对方向相反，作用线与拉杆轴线重合的集中力，方向背离杆的底面。其受力实例是吊车的吊绳。
2、压力：结构承受压缩时，作用在结构（习惯上称为压杆）上的力是一对方向相反，作用线与压杆轴线重合的集中力，方向指向杆的底面。如液压机的顶杆工作时就是受压。
3、剪力：结构在受剪切时，结构所承受的力是分别作用在构件相对的两个面上，方向相反，作用线错开微小距离的两个平行力。连接剪刀两个部分的销钉在剪刀工作时就是承受的剪切力，其受力模型如图。
4、扭转力：承受扭转的构件一般都称为轴。它承受的外力是一对作用在轴两端面内，转向相反的力偶矩。
5、弯曲力：承受弯曲载荷的构件，一般称为梁。梁在承受弯曲时，受力情况比较复杂，其中一种载荷叫做弯矩。它是作用在过梁的轴线且与横截面垂直的平面内的力偶矩。其作用力是使梁产生弯曲变形。
（二）结构受载荷实例：
任何结构承受的外载荷，都是拉、压、剪、扭、弯中的一种或几种的组合。工程结构的主要功能就是承受和传递各种形式的外载荷，保证结构的可靠工作。
1、秋千的吊索，主要承受拉力；
2、桥梁的桥墩，主要承受压力；
3、连接齿轮和轴的键，主要承受剪力；
4、汽车方向盘的轴，主要承受扭力；
5、单杠的杠体（上面的横杠），主要受弯力；
6、吊扇旋转，吊杆主要受扭力和拉力；
为了保证结构的正常工作，这些构件必须有对于主要载荷的足够的承载能力。这是结构设计中必须考虑的重要问题。
（三）典型结构分析
1、单杠结构分析
⑴各部分名称：杠体，立柱和拉杆。（为什么做成这样的结构？）
⑵杠体的受力与变形：杠体总是朝着人体所在的瞬间位置的方向上发生弯曲。——弯曲力
⑶立柱、拉杆的受力与变形：
立柱：静止时受压力；当人在运动时，对立柱产生弯矩m，使立柱弯曲变形。——怎样做才能保持单杠稳定？
拉杆：人在运动时，拉杆起到辅助立柱抗变形作用。
2、棚室屋架结构分析
⑴棚室荷载与立柱受力：永久性荷载（不随时间变化而变化的荷载）和可变性荷载（随情况变化而变化的荷载）。
⑵梁的受力：梁的上部，受压力，材料被挤压；下部，受张力，材料被拉伸。防止弯曲变形大的方法：增加支撑点。
⑶拱结构的应用
拱结构：中间高四周低，呈弧形的曲面。
应用：在跨度较大的情况下，建筑物多采用拱结构。这样的结构既有利于承载，又美观。
三、常见结构的类型（从力学的架构与形态考虑）
1、实心结构
⑴实心结构通常是指结构体本身是实心的结构。房屋的墙体、水库的大坝、古代的城墙等，都属于实心结构。
⑵几何特征及受力：几何外形简单，通常有杆（柱）、板、体等之分。它的受力特点是能承受较大的力，外力分布在整个体积中。
2、框架结构
⑴框架结构通常是指结构体由细长的构件组成的结构。教室的门窗常用木框架，蔬菜大棚的棚体、建筑用脚手架、输电铁塔等都是框架结构。
⑵组成：由梁、柱、杆、管等组成，也有用板件组成的。这里的杆或板，可以是实心的，也可以是管材。
⑶几何特征及受力：几何外形较为复杂，其特点是支撑空间而不充满空间，能承受垂直和水平荷载。依据功能和使用条件的不同，可以设置成不同框架的组合。
3、壳体结构
⑴常见物品：饮水杯、文具盒、装甲车、油罐、鸡蛋、西瓜……
⑵结构特征：壳体内空时，受力合理、形态稳定。壳的几何形状有折线式（方形、长方形、多边形）的、圆弧形的和拱形的等。
⑶受力特点：壳受冲击力时，外力由弧面整体分担承受，抵抗变形。
4、组合结构
⑴在日常生活中我们常见的结构大部分都是组合结构，如：大坝都是拱形和实心结构的组合体；圆顶大厦的顶部都是框架结构和壳体结构的组合（又叫球形空间桁架结构）。
⑵结构的类型种种：缆索结构、桁架结构、空间桁架结构、球形空间桁架结构等。
⑶组合结构的受力：复杂（这是大学结构力学将要学习的）。
思考、马上行动、练习和综合实践活动，为学生学习的形成性评价提供了可能，根据学生练习过程中的反馈信息，评价学生和调整课堂教学。
来源：黄育稼工作室
结构与设计 篇6
第一章结构与设计
第一课时认识结构
【学习目标】
1、了解结构的含义，
2、能从力学角度理解结构的概念和一般分类。
【课程导入】
任何事物都有一定的几何结构，可以说结构存在于我们生活、生产的周围。从本节课开始，我们就来学习一下有关结构的知识。
【学习过程】
结合生活经历，你能否列举一些有关结构的实例？
一、初识结构
1、结构的含义
结构是指物体的各组成部分之间 的搭配和排列，并且这种搭配和排列决定了物体的 和 。
2、结构的本质 技术上结构的本质就是为了 。
3、结构的分类
⑴实心结构 其特征是几何外形 ，能承受较大的 。
实例：
⑵框架结构 其特征是几何外形较为 ，能承受 和 荷载，制作较为 ， 用料。
实例：
⑶壳体结构 其特征是 ， ， 。
实例：
【巩固性检测】
1、为了方便城镇人使用水资源,设计出了水管输送方式，设计的水管结构类型是( )
a、框架 b、壳体 c、实心 d、以上都不是
2、自然界中的椰子、桂圆、西瓜、贝类、蛋、龟等，都属于壳体结构。它们遵循着适者生存的法则，经过漫长岁月的演变，选择了最合理的外形。它们以较薄的外壳，获得了较大的承受外力的卓越性能。这一事实，给我们人类带来了发明创造的宝贵灵感!
问题：
① 为什么它们以较薄的外壳。获得了较大的承受外力的卓越性能?(用力学知识解释)
② 人们运用仿生学、制造了许多壳体结构的物品请举几例。
3、摩托车乘者的头盔，常见的都是圆弧形结构。为什么这样做呢?
4、对我们周围常见的结构实例进行归类，指出它们的应用场合。
【答案提示】①这种结构受到外冲击时，外力将由弧面整体分担承受，抵抗变形。
②头盔、安全帽、台球、灯泡等。
答案提示：当这种头盔受到外冲击时，外力将由弧面整体分担承受抵抗变形。如果将头盔做成长方体形或是多面体形的，受外冲击时，外力将主要由接触点所在的小平面承受易使壳体变形。
4、
结构与设计 篇7
第一单元 结构与设计
第三节 简单结构的设计（第二课时）
（姓名：蒋建波 学校：长安一中 邮编：710100）
下载: 简单结构的设计教学课件
下载: 简单结构的设计完整稿
【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】
在明晰结构设计应考虑的主要因素的前提下,让学生通过分组讨论互相配合共同探索，完成简易相片架的设计，并通过展示和评价，让学生在“做中学”，培养学生的协作精神和探索究能力，提高学生的技术素养。
【教材分析】
1.知识结构分析：
简单结构的设计是结构设计的基础，也是技术设计的基础。这一节内容是在学生明晰了结构设计应考虑的主要因素的前提下，以简易相片架结构的多方案设计为案例，使学生进一步熟悉结构设计中应考虑的主要因素，让学生学习如何进行结构设计，并能运用所学的有关结构的基本知识进行多方案的结构设计，加强学生对结构设计方法的体验。
2.知识发生发展过程分析：
在介绍了结构设计应考虑的主要因素后，通过案例将理论知识和实际应用结合起来让学生经历完整的设计过程，有利于学生对知识的理解与掌握。使学生从理论到实践，再上升到理论的一个认识结构设计的反复过程。
3.知识学习意义分析：
通过简易相片架的设计和制作，让学生亲历结构设计的过程，把握结构设计应考虑的主要因素。
【学情分析】
1.原有认知发展分析：
结构无处不在，但结构设计往往涉及较复杂的数学、科学的知识和原理，而学生初次接触结构设计，再加上知识有限，只能进行较简单的结构设计。
2.原有知识结构分析：
学生对结构有了一定的了解，对结构的功能和分类、结构的稳定性也具有了一定的基础，为本节课简易相片架的设计制作奠定了基础。
3.非认知因素分析：
学生对结构有了一定的了解，对结构的功能和分类、结构的稳定性也具有了一定的基础，对简易相片架的设计充满了兴趣和设想，在教师的指导下结合生活中的经验会设计出较满意的作品。
【教学目标】
1.知识与技能：
（1）通过对简易相片架的设计应考虑的因素的分析，能对简单对象进行结构设计, 并绘制设计草图和优化。
（2）通过对简易相片架设计作品的展示和评价，使学生进一步熟悉和掌握结构设计中应考虑的主要因素，熟悉结构设计的一般思想和方法，并能够在自己的设计中得到应用。
2.过程与方法：
学生通过“做中学”，以自己的亲历情境，亲手操作，亲身体验和各小组代表的作品展示及答辩，让学生在探讨和辩论中明确设计的目标和要求，掌握设计应考虑的主要因素，并将所学知识应用于实际问题的解决。
3.情感、态度与价值观：
体验结构设计的乐趣，养成富于想象、敢于表现、勇于创新的个性品质及良好的合作交流态度；培养了学生应用技术原理解决实际问题的意识；养成了积极、负责、安全使用技术的学习习惯和对通用技术课的学习兴趣；树立了学生的自信心，自豪感；锻炼了学生的语言表达能力，提高了学生的技术素养。
【重点难点】
1.教学重点：
对简易相片架结构的设计和评价。
2.教学难点：
学习如何进行结构设计，并能运用所学的有关结构的基本知识进行多方案的结构设计。
【教学资源】
本节课的教学在通用技术专用教室完成。
器材和设备：多媒体投影、实物展台、学生用计算器5个、画图工具 25套，上届学生设计作品10个，奖品若干。
【教学方法】
探究法、小组研讨法、辩论法。
【教学过程】
教师活动
学生活动
设计意图
备注
导入新课：
同学们你们有没有自己很珍爱或者很珍贵照片？你们平时把这些很特别的照片放在哪儿？想不想将它装在自己喜欢的相片架中放在床头、挂在墙上……随时可以看见？
一张相片就是一个故事。为了保存这些美好的瞬间，今天让我们一起设计制作自己喜欢的简易相片架，初步体验简单结构的设计，以简易相片架为例来学习简单结构的设计过程与方法。
听讲回忆并回答。
吸引学生导入新课。
1分钟
二、简易相片架的制作：
1.简易相片架设计应考虑的因素：
让学生思考并回答：
①结构设计应考虑的因素有哪些？
②你将要设计的简易相片架的设计目标和要求是什么？应考虑的主要因素有哪些？
③还有没有？
强调：设计是为了满足人的需要的，设计是与实际生活相联系的——要用人文的眼光看待设计。
2. 完成简易相片架的设计：
（1）设计简易相片架的要求：
①要求：
a、符合制作简易相片架的设计目标及要求、应考虑的因素。
b、建议所用材料为同学们生活中的废旧材料、或成本较低容易取得和容易加工的材料。（牙签、线头、用过的一次性杯子、考试用过的垫板、废旧圆珠笔芯和笔杆、饮料瓶子、眼镜盒、眼镜架、筷子、图片纸、双面胶、钉子、三合板、包装箱……）。
②显创意、展风采：
a、 参加班级“简单结构设计擂台挑战赛”。
每队推选小组代表通过实物展台用2分以内时间展示方案并讲解方案的结构和设计思想（每超过30秒扣本组成绩1分）。由评委评分和点评（不超过30秒），代表可补充或申辩；其他同学也可以提问，最后根据成绩选出一、二、三等奖，并颁发荣誉证书和奖品。
注：纪律不好的队、小组每被警告一次，扣本队总分和小组成绩1分。
b、有创意的设计作品将会被保存到通用技术教室优秀作品展柜和发布到我校校园网进行宣传表扬。希望每组同学充分发挥自己的聪明才智，设计出不同的方案。
（2）根据所学知识为设计简易相片架作好准备。
①小组讨论制作简易相片架的设计目标及要求，应考虑那些方面的因素（可参照课本案例）。
②在相框和支架的设计上都要有创意，并画出草图，写出简单的说明。
(3)设计：
温馨提示：
评分标准见附表。
3.简易相片架的结构设计评价：
（1）成立评价委员会：
①成立评价委员会，六名评委，其中四名打分并点评，一位计算成绩，一位黑板公布成绩。（让同学们公推，该同学评价要公平、公正。）
②颁发评委聘书。
③评委职责则：
a、运用所学知识公正的评价，并轮流对每组同学设计的作品进行点评。
b、统计评委统计出分数并黑板公布成绩。
c、组织作品展示并答辩。
（2）评委开始组织评价：
1号队派代表展示、2号队准备——评委打分点评——2号队派代表展示、1号队准备、评委打分点评、统计评委计算成绩并公布分数——1号队派代表展示、2号队准备、评委打分点评、统计评委计算成绩并公布分数——2号队派代表展示、1号队准备、评委打分点评、统计评委计算成绩并公布分数……
（3）组织颁奖。
（4)获奖者感言：
队长浅谈活动感受。
思考并回答。
思考并回答。
小组讨论分工设计。
学生绘制草图绘制设计草图，编写简单说明。学生研讨思考交流并绘制草图编写简要说明。
学生推选评委；评委就坐分工，并熟悉评价程序准备。
评委领取聘书。
两队队长挑选队员展示。每小组派代表展示作品并答辩；评委评价、计算分数并轮流点评。
评委宣布获奖名单并颁奖。获奖组别代表
上台领取获奖证书和奖品。
队长发言。
巩固结构设计应考虑的主要因素；引导学生要用人文的眼光看待设计，设计是为了满足人的需要的，设计是与实际生活相联系的。为马上要进行的简易相片架的结构设计做好知识铺垫。
通过制作相片架的基本要求，让学生设计出满足需要、符合客观条件、具有可行性、环保的作品。
通过目标激励，激发学生的创作热情。
通过显创意、展风采让同学们形成良好的评价取向。
通过根据所学知识为设计简易相片架作好准备，让学生有序的按照设计的步骤顺利完成作品设计。体验结构设计的乐趣，养成富于想象、敢于表现、勇于创新的个性品质及良好的合作交流态度。
学生在“做中学” ，培养学生的协作精神和探索究能力，提高学生的技术素养。
增加评委的荣誉感和责任感。让评委和学生公正评价每一件作品，既是对知识的巩固又是对知识和技能的升华。培养了学生应用技术原理解决实际问题的意识，养成了积极、负责、安全使用技术的学习习惯；树立学生的自信心，自豪感；培养学生通用技术课的学习兴趣。
树立学生的自信心，自豪感；培养学生通用技术课的学习兴趣。
树立学生的自信心，自豪感；培养学生通用技术课的学习兴趣。
树立学生的自信心，自豪感；培养学生通用技术课的学习兴趣。
反应本节课的学生反馈，分享学生的喜悦，树立学生的自信心，自豪感；培养学生通用技术课的学习兴趣。
3分钟
3分钟
15分钟
1分钟
16分钟
2分钟
布置探究作业（p29）：
探究：
在某些地震灾区, 居民采用“木板夹心”结构筑墙建房,这种由当地农民创造出的结构能经受地震的考验, 具有较好的抗震效果。请简要说明这种结构的特点,并根据所学的有关结构与设计的知识,对这种结构设计进行分析。
教师：
同学们通过网络找到木板夹心墙的图片，再通过图片分析其结构，用学过的知识研究其抗震原因。
听讲并记录。
让学生通过探究，巩固知识，学会用结构设计的思想和方法解释和解决生活中的现象和问题，加强理论与社会生活的联系。
2分钟
小结：
对获奖作品及小组进行表扬，对未获奖作品小组成功之处进行表扬和鼓励；鼓励同学们将自己设计的作品在课余优化完成，并准备下节课制作所需器材设备。
听讲并思考。
鼓励学生、表扬学生，增加学生课的学习兴趣和热情，树立自信心。
1分钟
练习：
1.在作业本上画出草图，写出简单的说明。
2、3题思考练习。
学生记录并思考。
巩固知识。
1分钟
板书：
二、简易相片架的制作：
1.简易相片架设计应考虑的因素：
2.完成简易相片架的设计：
3.简易相片架的结构设计评价：
“简易相片架的结构设计擂台挑战赛”成绩展示
队别
1号队
2号队
组别及成绩
1
2
3
4
5
6
总成绩
附：
1.评价表：
简易相片架的结构设计
班级：____________ 第_____组 组员：_____________________________________________________
项 目
个性化需要
功能
成本
强度
安全
稳定性
美观
可行
环保
比重（满分100分）
20%
10%
10%
10%
10%
10%
10%
10%
10%
得 分
总 分
2.统计表：
班级：____________ 作品名称：简易相片架的结构设计
序号
组别
组员
总分
名次
1
2
3
4
5
6
7
8
3.聘书：
聘 书
在“简易相片架的结构设计擂台挑战赛”中，________、_______、______、______、______、______同学被聘为“简易相片架的结构设计擂台挑战赛”评委。
特发此证。
“擂台挑战赛”组委会
年 月 日
4.荣誉证书：
荣 誉 证
______同学：
在“简易相片架的结构设计擂台挑战赛”中，你组______________________________________________参与设计的作品“简易相片架”荣获_____等奖。
特发此证。
“擂台挑战赛”组委会
年 月 日
______队长：
在“简易相片架的结构设计擂台挑战赛”中，你队荣获“冠军”。
特发此证。
“擂台挑战赛”组委会
年 月 日
______队长：
在“简易相片架的结构设计擂台挑战赛”中，你队荣获“亚军”。
特发此证。
“擂台挑战赛”组委会
年 月 日
班长在“简易相片架的结构设计擂台挑战赛”中的职责
1.挑选六名评委：
按自然组分别调选三名，共六名评委，性格开朗，语言表达流利，能公正评判。
2.挑选两名队长：
能组织拉拉队加油，活动结束要代表获奖队谈获奖感言。
注：自己可担任评委或队长
队长在“简易相片架的结构设计擂台挑战赛”中的职责
1. 学生开始设计时，队长了解本队各小组同学的设计进度与结果，安排挑战组别的顺序。
2. 在本队成绩公布后组织拉拉队加油。
3. 领取本队的冠军或亚军奖品。（小组奖，小组组长领取）
4. 活动结束要代表获奖队谈获奖感言。
比赛程序：
1号队派代表展示、2号队准备——评委打分点评——2号队派代表展示、1号队准备、评委打分点评、统计评委计算成绩并公布分数——1号队派代表展示、2号队准备、评委打分点评、统计评委计算成绩并公布分数——2号队派代表展示、1号队准备、评委打分点评、统计评委计算成绩并公布分数……
评委在“简易相片架的结构设计擂台挑战赛”中的职责
1.评价委员会共六名评委，其中四名打分并点评，一位计算成绩，一位黑板公布成绩。
2.四名打分评委运用所学知识公正的评价，并轮流对每组同学设计的作品进行点评。
3.统计评委统计出分数并黑板公布成绩。
4.组织作品展示并答辩，展示程序如下：
1号队派代表展示、2号队准备——评委打分点评——2号队派代表展示、1号队准备、评委打分点评、统计评委计算成绩并公布分数——1号队派代表展示、2号队准备、评委打分点评、统计评委计算成绩并公布分数——2号队派代表展示、1号队准备、评委打分点评、统计评委计算成绩并公布分数……
5.组织颁奖（按实际展示组数情况灵活划分）：
奖项划分：
一等奖1组 荣誉证
二等奖1组 荣誉证
三等奖1组 荣誉证
鼓励奖1组 荣誉证
按队：
冠军奖 中性笔
亚军奖 圆珠笔
评委和队长 日记本+圆珠笔
教学反思
本节通用技术课注重学生创造潜能的开发，加强学生实践能力的培养，使学生的想象力、批判精神、逻辑思维能力都达到了新的水平。
本节课学生在民主、活跃、进取的学习氛围中学习，轻松愉快，培养了学生的学习兴趣，激发学生的创造欲望；培养了学生的探究能力和敢于创新、善于创造的精神和勇气，从而使学生的创造潜能得到良好的引导和有效的开发，使学生的实践能力得到进一步的发展。
本节课将技术所蕴含的丰富的人文因素，自然地融入结构设计的教学之中，提升了学生的文化品位和人文素养。
班长在“简易相片架的结构设计擂台挑战赛”中的职责
1.挑选六名评委：
按自然组分别调选三名，共六名评委，性格开朗，语言表达流利，能公正评判。
2.挑选两名队长：
能组织拉拉队加油，活动结束要代表获奖队谈获奖感言。
注：自己可担任评委或队长
队长在“简易相片架的结构设计擂台挑战赛”中的职责
1. 学生开始设计时，队长了解本队各小组同学的设计进度与结果，安排挑战组别的顺序。
2. 在本队成绩公布后组织拉拉队加油。
3. 领取本队的冠军或亚军奖品。（小组奖，小组组长领取）
4. 活动结束要代表获奖队谈获奖感言。
比赛程序：
1号队派代表展示、2号队准备——评委打分点评——2号队派代表展示、1号队准备、评委打分点评、统计评委计算成绩并公布分数——1号队派代表展示、2号队准备、评委打分点评、统计评委计算成绩并公布分数——2号队派代表展示、1号队准备、评委打分点评、统计评委计算成绩并公布分数……
评委在“简易相片架的结构设计擂台挑战赛”中的职责
1.评价委员会共六名评委，其中四名打分并点评，一位计算成绩，一位黑板公布成绩。
2.四名打分评委运用所学知识公正的评价，并轮流对每组同学设计的作品进行点评。
3.统计评委统计出分数并黑板公布成绩。
4.组织作品展示并答辩，展示程序如下：
1号队派代表展示、2号队准备——评委打分点评——2号队派代表展示、1号队准备、评委打分点评、统计评委计算成绩并公布分数——1号队派代表展示、2号队准备、评委打分点评、统计评委计算成绩并公布分数——2号队派代表展示、1号队准备、评委打分点评、统计评委计算成绩并公布分数……
5.组织颁奖（按实际展示组数情况灵活划分）：
奖项划分：
一等奖1组 荣誉证
二等奖1组 荣誉证
三等奖1组 荣誉证
鼓励奖1组 荣誉证
按队：
冠军奖 中性笔
亚军奖 圆珠笔
评委和队长 日记本+圆珠笔
结构与设计 篇8
简单结构的设计
教 材：（凤凰国标教材）普通高中课程标准实验教科书 通用技术（必修2）
文档内容：简单结构的设计
章 节：第一单元结构与设计 第三节 简单结构的设计
课 时：第一课时
作 者：钱一千（无锡市第一中学）
一、教学目标
1. 知识与技能目标
(1) 理解并巩固结构的涵义、结构与力之间的关系。
(2) 能熟练分析一个简单结构应考虑的主要因素。
(3) 能够对纸结构进行合理的结构分析，并设计一个简单纸结构。
(4) 能制作一个简单纸结构模型。
2. 过程与方法目标
(1) 设计过程中，能充分认识不同纸结构承重性能的差异。
(2) 在制作过程中，能够对影响纸结构的各个因素进行合理的分析与恰当的修正。
(3) 能制作承重性较好的纸结构，体验发现问题、解决问题的过程。
3. 情感态度和价值观目标
(1) 形成和保持学生了解结构，研究结构的兴趣与热情。
(2) 体验解决问题过程的艰辛和获得成功的喜悦。
(3) 认识技术的创造性特征，培养勇于创造的个性。
二、教学重点
完成简单纸结构的设计，选择合适的纸结构形状和连接方式搭建纸结构模型。
三、教学难点
选择合适的纸结构和连接方式搭建纸桥结构模型。
四、教学方法
教授、任务驱动、小组合作。
五、设计思想
1. 教材分析
本节课是第一单元《结构与设计》第三节《简单结构的设计》。这节内容有两个方面要求：一是能够对所做的结构进行简单分析，熟悉设计一个简单结构所应考虑的主要因素；二是进行一个简单结构的设计，绘制设计图并制作模型或原型。分析教材本单元的前后章节——《常见结构的认识》、《稳固结构的探析》，这些章节中涉及到结构与力、结构的类型、结构的稳定性、结构的强度等知识点与本节课有很强的延续性，因此本节课重点应放在如何在设计简单结构的过程中，结合这些知识点，让学生发挥自己的创造力，设计出既符合要求又各具特点的简单结构。
2. 设计理念
简单结构的设计，关键在于这个简单结构——“载体”的选择。按照教材上的要求选择简易相框的制作，在实际教学中很难吸引学生的兴趣。所以必须另选一个新的“载体”来制作简单结构，才能充分调动学生积极性和主动性，培养他们对结构设计的兴趣。因为是结构设计，所以我很自然就会考虑到结构的承重，考虑到成本和制作的难易程度，我决定选择纸材料，设计能承受一定重量的纸结构，放弃木块等其他材料的结构制作。纸张本身很柔弱，但是用纸张做出来的纸结构却能承载一定的重量，这充分说明了结构设计之功效，而且也能体现结构与力的关系。同时我要学生明白，高中同学制作纸结构要进行一定的研究，怎么样才能让我们设计的纸结构用纸量少、承载重量高；怎么样才能设计出承载比高的纸结构。为此，我们确定了纸结构制作的设计要求：制作梁式结构的纸板，整个纸结构必须全部使用普通a4（或16k）纸，最终设计出的纸结构用纸量应在3张以内。纸结构的连接只允许使用普通的胶水或双面胶（胶水只能起到辅助连接，不可用来承重，所以不可使用乳胶等）。纸结构在主要受力面内应满足几何不变性，跨度要求15cm以上，宽度7cm以上，放置在2块等高的木块上，最低承重要求为一灌满沙的沙盒（竖直放置于纸板中央保持稳定状态，每个沙盒重约600g），在此基础上承载比越高越好（可做破坏性试验，看压多少块沙盒把纸板压垮）。同时考虑到这堂课为纸结构设计第一节课，在让学生大致了解纸结构制作过程的同时，让学生摸索掌握制作纸结构的技巧，为后面学生制作纸桥等其他纸结构作好相应准备。
3. 教学策略设计
纸结构设计的要求并非这节课才提出，而是在结构设计的第一节课就已经提出，这样就可以让学生在学习前面知识的同时进行思考，本节课则是对纸桥制作进行具体指导。
(1)首先对纸张的性质进行相应分析，让学生掌握纸张的特点——抗拉性能强、抗压性能弱。
(2)由纸张的特点引出纸结构要承重就必须扬长避短，设计合适的结构提高抗压性能，才能承受一定的重量。不同结构的承重能力不同，追求的目标是纸结构的承载比应该尽可能大。
(3)纸结构形状的选择很重要，不同结构的纸结构抗压性能不同，引导学生自己探讨选择合适的形状。
(4)纸结构的组合连接方式有多种，好的组合连接能够有效提高纸板整体结构的强度。引导学生自己设计合适的组合连接方式。
(5)学生自主设计承重纸板，分成小组讨论后形成小组方案。
(6)小组制作纸板。
(7)教师及时介入，通过对比介绍部分小组的作品，引导学生反思对自己的设计进行相应调整。
(8)在学生完成作品之后进行作品的简单测评，即选择部分小组作品对其进行承重测试，对于测试的结果引导学生思考如何调整修改原有设计。
(9)教师指导学生思考，纸结构还能有什么应用，怎么设计？（为后续纸桥制作作准备）
4. 学情分析
高中阶段的学生有一定的物理力学知识和动手实践的基础，制作纸结构完成情况应该普遍较好。但是由于是第一次接触纸结构设计，很多很好的结构设计往往在制作过程中会因为设计与制作的脱节而“流产”。但是不断地修正设计——动手制作的过程本身就是一个良好的创新实践过程，在这个过程中每个用心的学生都能体会到自己设计的乐趣。限于学生对纸结构认识的不同、掌握结构设计水平能力的不同，学生们最终制作出的纸桥完成设计要求的结果差异性也很大。动手能力强、思维灵活的同学更容易设计出承载比较高的作品，这样可以让他们把自己成功的经验向其他同学们分享。动手能力较弱、思维比较迟缓的同学可能更多地体验解决问题过程的艰辛，这个过程同样是一份可贵的经验，而且他们对结构设计的理解尤为深刻。
六、教学准备
1. 教学资源的准备
多媒体教学设备、通用技术专用教室、教学课件ppt、各类工具、普通a4纸张、胶水等。
2. 教学课件的准备
教学课件比较简洁，多以直观的图片来说明，抓住关键知识点，突出中心。
七、教学过程
1. 提出问题
（[图片]介绍两个事例：（1） 一把纸结构制作的椅子上能坐人。
（2） 一位日本设计师在法国用7.5吨纸造了一座纸桥，能同时站立20人。
——引入新课。)
老师提问：平常你所了解纸张的特性是什么？（柔弱）为什么柔弱的纸张搭成的纸椅、纸桥能承受这么重的重量？（由学生回答中引出）因为纸椅、纸桥的结构，设计师设计的独特的结构能承受这样的重量。我们如何来设计能承受一定重量的纸结构？
老师：我们来具体研究一下纸张的特性。（板书+课件）对于架在两个桥墩上的纸板，当中间放一个重物比如砝码，它受到砝码向下的压力以外，还受到两桥墩向上的支持力。综合作用下桥面会发生弯曲形变，并产生相应的应力。在弯曲的过程中，纸桥的上表面处于弯曲的内层，受到向内的挤压力；纸桥的下表面处于弯曲的外层，受到向外的拉力(如图)；纸桥的两个侧面由于上下受力方向不同，必然会弯曲。
（引出结论）纸本身具有较强的抗拉能力，但抵抗压力能力很弱。也就是说，在纸板承受砝码重力的时候，首先被破坏而出现折痕的是受到挤压力的上表面，这是我们最不愿意看到的。因此，要想纸桥能够承受一定的重量，设计合理的承重结构，就必须扬长避短，提高纸张的抗压能力，发挥纸张的抗拉能力，如何做到这一点呢?
2. 理论探究
老师：在日常生活中，纸张的拉力表现得非常惊人。用纸张的一端挂上重物（可用两块磁铁吸引夹住纸张），拉住纸张的另一端可以轻松将重物提起。而同时，纸张的抗压能力相对来说表现的极为特殊。将一张纸立在桌子上是很困难的，但是把它折一下，或者卷成圆形，不但能立起来，而且还能在上面压一小块重物，也就是说，通过折边或卷成圆弧形可以提高纸张的抗压能力。由此，可得出结论：选择一个合理的截面形状对于整个纸结构有着举足轻重的作用。合理的截面形状是构成整个纸结构构件的关键。
（课件展示[图片]——一些典型纸结构的形状）
（老师引导学生思考：）什么样形状的纸结构抗压能力强？承载比更大？
（板书对几种基本形状的纸结构进行受力分析）
老师：了解了纸桥构件的基本情况，我们再来了解一下构件的连接。合理的构件连接方式能有效提高整个纸桥结构的强度。
（课件展示[图片]——一些典型纸结构的组合连接）
（老师引导学生思考：）什么样的构件组合连接方式更牢固？更能提高整体结构的强度？
3. 拓展思维
老师：谈了这么多纸结构的形状和组合连接，有一个问题摆在我们面前：纸桥构件的形状和组合连接，如何合理搭配，才能尽可能满足我们纸桥设计的要求，提高纸桥结构的承载比？
（请学生按照设计要求设计纸板结构模型，在学案上画出草图）
4. 实践活动
老师：我们探讨了纸张的特性，简单分析了纸结构的形状和组合连接，也自己设计了纸板结构模型。下面让我们自己来制作一下简单的普通纸板结构模型。
（同桌两同学为一小组，以小组为单位开始制作）
（图示几种简单纸结构的制作过程）
（学生动手制作，老师在旁边进行观察指导）
5. 学生反思
（选择几个小组的作品进行简单评述）
老师：大家都选择了不同设计方案来制作简单纸板结构模型，我们来看看这个小组的同学设计制作的简单纸桥模型，他们采用的主要是什么结构形状？如何组合连接的？（学生思考回答）能不能再加以改进？如何改进?
(让学生根据情况对自己作品进行深入思考，加以改进。各组同学之间可以适当交流经验，取长补短)
6. 测试评价
（挑选几组学生的作品进行承重破坏性测试——在纸板的中央，依次放上沙盒，直到纸板结构发生形变破坏，记下相应砝码重量。）
7. 教师指导
老师与学生综合评价：小组的简单纸桥结构承重性能最强。（为什么最强？）
引导学生思考：这个小组选择的是怎样的构件形状？构件的连接如何？怎么搭配的？
老师：今天这堂课，我们自己动手制作了简单纸桥结构模型，虽然只是一个简单的结构设计。但是我们体验到了结构设计的严谨与美感。最后因为时间的原因，我们仅仅选取了几组同学的作品来进行测试，尽管我们做的只是最普通的纸桥结构模型，但是我们依然可以看到同学们对结构设计的热情与兴趣。很多同学的设计很有想法，但是还不是尽善尽美，还有可以改进的地方，希望同学们课后能相互探讨，独立思考、协作完成更好的结构作品。
八、教学反思
这节课选择了学生比较感兴趣的“载体”，所以学生参与程度和热情相当高，教学重点和难点掌握得也比较扎实。然而，实际制作中，还有很多不足，总结一下有这样几点：
1. 学生掌握的结构设计思想与方法与动手实践能力总有差异。尽管设计的方案很好，实际制作的时候很难把设计的意图完全贯彻到纸桥制作过程中去。
2. 学生动手过程中，但是制作的工艺水准普遍不是很高，直接影响了整个纸结构的强度。
3. 给予学生思考的时间还是短了很多，学生在课堂上面能体现出的好的结构设计并不多，需要课后深入思考后才能有更好的作品制作出来。
4. 囿于老师自身的技术水平，不可能对每个学生提出的问题做出最准确的指导。很多学生提出的问题只能依靠自身摸索，最后得到的结果也未必是最好的解决方案。
结构与设计 篇9
一、课程标准要求及分析
1.内容标准
（1）了解结构的涵义，能从力学的角度理解结构的概念和一般分类。
例 结构是指可承受一定应力的架构形态，结构可以抵抗能引起形状和大小改变的力。
（2）能结合1～2种简单的结构案例，分析结构是如何承受应力的。
例 支柱能抵抗压力，捆绑能抵抗张力等。
（3）能通过技术试验分析影响结构的强度和稳定性的因素，并写出试验报告。
例 结构的类型、材料的选择、连接处的强度等影响着结构的强度和稳定性。
（4）能确定一个简单对象进行结构设计，并绘制设计图纸，做出模型或原型。
（5）能从技术和文化的角度欣赏并评价典型结构设计的案例。
例 赵州桥、长城、埃菲尔铁塔、悉尼歌剧院等经典建筑的欣赏。
分析：首先要了解什么是结构的强度和稳定性，而技术试验的设计和操作过程是本节重点，目的是探究影响结构的强度和稳定性的因素，会写试验报告，提高学生动脑、动手的能力，培养学生实事求是的科学精神，使学生认识到技术试验是解决技术问题的重要方法和手段，加深对结构知识的理解。
二、教材内容分析
本章由4节组成，从学生的认知规律出发，由浅入深，循序渐进，分为4个层次，即了解—探究---设计---提高。
第一节 认识结构 让学生了解结构的涵义、结构与力以及一般的 结构分类，感受技术与生活、生产的密切关系。对应内容标准的（1）（2）两点要求。
第二节 探究结构 让学生理解应力的概念以及影响结构稳定性和强度的因素，包括理论分析讨论和技术试验探究。对应内容标准的（3）要求。
第三节 结构设计 通过活动，在制作中实践过程中巩固已经学过的知识和方法，加深对思想方法的理解和运用。对应内容标准的（4）要求。
第四节 典型结构的欣赏 以一组典型建筑为例，引导学生从技术和文化两方面欣赏不同的结构，了解结构与技术的发展关系。对应内容标准的（5）要求。
本节在第一节“认识结构”的基础上进一步对结构知识的深入“探究”。教材内容从一个工程事件引入，加深学生对工程设计中质量安全重要性的理解；教材从学生日常生活熟悉的事物入手，引导学生从以下几个方面探究结构的性质：1、结构的稳定性。2、结构与强度。3、结构的连接。4、技术试验
1、2一个课时，3、4一个课时。
三、教学目标
知识与技能
1、知道结构稳定性、内力、强度、应力的概念。
2、能够通过试验知道影响结构稳定性和强度的因素。
3、能够进行简单的应力计算和会用强度与应力的关系来解释一些日常现象。
过程与方法
1、通过简单技术试验，加深对结构稳定性和强度的了解。
2、观察不同的结构连接，通过试验了解不同连接的对结构强度的影响。
情感态度与价值观
培育学生动脑、动手的能力、对身边事物认真观察的意识和会利用试验的方法了解问题真相的科学态度。
四、重点和难点分析
1、重点：掌握结构稳定性、强度的概念及其相关知识。
2、难点：学生理解并进行与结构稳定性和强度相关的技术试验，加深对影响结构稳定性和强度的因素的了解，认识技术试验是解决技术问题的重要方法。
五、学生情况分析
通过第一节的”认识结构“的了解结构、结构与力、结构的分类和设计与实践的活动，再结合高一物理的力学知识的学习和学生日常生活对结构的了解，学生对结构并不陌生，对系统、深入探究结构的知识有比较大的兴趣，但对结构的稳定性还停留在感性认识的阶段，对联系结构知识的实际应用还存在不少困惑（片面和错误认识）。
通过学习让他们对原有的认识进行纠正、完善、提高和应用，尤其亲自动手感受和掌握试验解决技术问题的方法，培养他们对技术问题的敏感性和探究欲望。
六、教学构思与流程
抓住课程的标准“能通过技术试验分析影响结构的强度和稳定性的因素，并写出试验报告”,突出教材的“探究”的教学指引，我的教学构思如下：
1、把每班学生按4—6人一组分成若干小组，每组有课堂记录本、有组长和记录员。
2、利用教材的彩虹桥坍塌的事件设计出几个问题让学生思考、讨论，引入到结构稳定性和强度的重要性。
3、演示学生制作的竹模型桥的站人受力情况，让学生亲身感受感受结构的稳定性和强度。
4、结构的稳定性：首先直接向学生介绍什么是结构的稳定性，让学生的探究活动方向比较明确。再根据教材的内容设计三个试验：
a、 a形梯子稳定性的探究；
b、落地风扇稳定性的探究；
c、跨栏稳定性的探究。
5、每组对试验的分析和总结，归纳出影响结构稳定性的因素有哪些，然后老师对结果总结，提炼知识。
6、结构与强度：首先师生一起来理解结构的强度是通过构件和材料来体现的，什么是内力，什么叫强度。再根据教材内容设计四个试验：
a、同材料不同粗细的木筷子受力探究；
b、用相同的重物压纸杯，塑料杯，玻璃杯比较他们的变形情况，进而反映不同材料相同结构不同强度；
c、强度与受力的探究：建筑物支柱受力情况，扭绞的麻绳的受力探究；
d、相同材料不同结构的强度比较，在第一节p8承重试验已经反映了。
7、每组对试验的分析和总结，归纳出结构强度与哪些因素有关，然后师生对结果总结，提炼知识。
8、课后思考：
a、到附近调研结构的各种组合方式，例如功能的组合、材料的组合，类型的组合。
b、利用刚学习的知识分析竹模型桥的稳定性和强度的关系。
c、从必修1的学习中，同学们就知道构件间有不同的连接方式，请观察常见物品中，不同的结构连接对结构的稳定性和强度有什么影响？
七、教学用具
模型桥、落地风扇，跨栏、a形梯子，长尺子，弹簧测力计（弹簧）、麻绳，木筷子，纸杯，塑料杯，玻璃杯，厚硬纸。
八、教学方法
小组讨论，多媒体课件，演示实验，理论分析理解，探究试验、课外调研
九、教学过程
教学环节
教师教学
学生活动
设计意图
十、教学反思：
1、一节课要把握、理解好课程标准，利用好教材和教师用书，结合学校教学资源和当地的教学资源和学生的实际情况，适当调整教材的内容和添加必要的教学资源，以收到更好的教学效果，让学生最大的获益。
2、通用技术课程就是要学生更多的动脑、动手，课堂涉及到物体的，尽可能让学生面对实物进行探究、分析、学习。
3、学生知识的获取，最好是通过课堂活动获得，个别知识也可以由老师直接给出，师生一起去理解。
4、本节课的探究试验，如果学生综合素质高能力强，完全可以不需要老师出示探究指引，由小组商量探究，这样要比较多的时间。
5、教学过程要多角度（包括正、反向）进行教学，效果会更好，有目的的培养学生创造性想象、批判性思维及问题解决的能力。
结构与设计 篇10
[知识要点]
一、结构的含义
1.架构
物体的主体框架与构造形式，一般称为架构。
2.构件
结构的各组成部分，通常称为构件。
3.结构
指物体的各组成部分之间的搭配和排列，确定的搭配和排列决定了物体的性质和形态。
二、结构的功能与分类
1.结构的功能
结构是为了承受力和抵抗变形，这便是结构的本质。
2.结构的分类
从力学的架构与形态考虑，结构可分为：
(1)实心结构
房屋的墙体、水库的大坝、古代城墙等，都属于实心结构。它的特点是能承受较大的压力。这类结构的特征是几何外形简单，通常有杆（柱）、板、体等之分。
(2)框架结构
教室的门、窗，常用木框架、铁框架、塑料框架、塑钢框架。自行车车体是钢管桁架式框架；输电铁塔是铁质桁架式框架等，都是框架结构。它们由梁、柱、杆、管等组成。
框架结构的特征是几何外形较为复杂，能承受垂直和水平荷载。框架结构的制作较为方便，又节省用料，在实际中被广泛采用。
(3)壳体结构
日常使用的各式各样的饮水杯、储水壶、文具盒、储蓄盒、钢板制成的装甲车。用于太空飞行的舱体，工业储油的球形大油罐，运油的圆柱形车载大油罐，航道标识用的浮标等，从架构与形态看，都同属壳体结构。
壳体结构的特征在于壳体内空，受力合理，形态稳定。
三、结构的受力
1.荷载
(1)含义
作用在结构上的外力，称为结构的荷载。
(2)分类
①恒载
不随时间变化而变化的永久性荷载
②活载
随情况变化而变化的可变性荷载。如雪载、
2.梁的受力
荷载作用传到梁上，梁受力变形如图所示：
图中，梁的上部，受压力，材料被挤压；下部，受张力，材料被拉伸。防止梁过分弯曲的最简单方法，是在梁的下面增加支撑点。[来源:学。科。网]
3.拱结构
即中间高四周低呈弧形的曲面。荷载压力作用于拱上，圆拱再把力传到其四周的支撑上。在较大的跨度情况下，建筑物多采用拱结构。这样的结构既有利于承载，又美观。
四、结构的性质
1.强度
(1)内力
外力使构件发生变形的同时，构件内部分子之间随之产生一种抵抗变形的抵抗力。内力，是用来抵抗外力与变形，并力图使变形部分复原的力。
(2)应力
作用在单位面积上的内力，称为应力。结构所容许承受的最大应力，叫容许应力。应力可用下式： 表示，式中，n为内力，s为构件截面积。应力的计量单位为n/mm2或 n/cm2。
(3)强度
①含义
物体结构抵抗变形的能力。
②强度与应力的关系
用应力来衡量强度，既科学又确切。结构所受应力就越小，强度就越大。
③影响结构强度的因素
a形状：构成的形状略有改变，强度就会改变。
b材料：不同的材料有承受不同应力极限的能力。形状相同，材料不同，强度就不同。
c材料的连接方式：不同的连接方式，受力传递方式和效果不一样。
④结构构件的连接方式
a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。具体有松栓、松铆等，
b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。具体有榫接、胶接、焊接等。
2.稳定性
(1)稳定与不稳定
指的不是状态绝对不变，而是指受扰后，允许状态有所波动，但当扰动消失后，能重新返回到原平衡状。不能回到原有平衡状态，为不稳定。
(2)结构稳定性的含义
结构具有阻碍翻倒或移动的特性，就是结构稳定性。
(3)影响结构稳定性的因素
①结构的形状
一个物体是否容易被翻倒、推倒，与它的支撑底面形状、底面积大小有主要关系。如“a”字形比“v”形结构稳定。
②重心的位置
重心位置越低，结构越稳定。如不倒翁。
③结构所受的运动和力。
(4)增加结构稳定性
①减小长细比：长细比，指的是结构的纵向长度与横向截面的最大尺寸（如圆的直径）之比。如梁，长细比越大，越易弯曲；如果是杆件，长细比越大，也越易变形。
②利用三角形框架及其组合结构，可以有效地增加结构的稳定性。如自行车车体。
五、结构设计
1.设计考虑的主要因素
强度、稳定性、成本、功能、人的个性化需要、寿命、安全、美观等。
2.一般过程
(1)选择一个设计对象或项目。
(2)先从功能的角度进行强度和稳定性分析，再结合其它方面思考设计方案和选择材料。
(3)构思时，要从画草图开始，并与其他人员共同商讨。
(4)方案确定之后，应绘制出比较规范的设计图纸，并做出原型或模型。
六、欣赏和评价典型结构设计
对经典结构应从技术和文化的角度欣赏。
1.技术的角度：结构使用功能的实现，结构的稳固耐用，结构造型设计的创意和表现力，材料使用的合理性，工艺制造的精美程度等。
2.文化的角度：结构的文化寓意与传达，公众认可的美学原则，反映的时代、民族、习俗方面的特征，结构的个性特征等。
[典型例题分析]
1.每项设计都要考虑到结构问题，把结构问题处理妥善不仅产品牢固，而且外形美观、使用方便。
(1)物体的主体框架与构造形式，一般称为( )
a.框架 b.结构 c.架构 d.构造
(2)水库的大坝是( )
a.实心结构 b.框架结构
c.壳体结构 d.缆索结构
(3)在日常生活中，你所见到的以下哪一结构是不属于利用不稳定的结构实现某些功能的( )
a.游乐设施的跷跷板功能结构
b.房间门口的活页功能结构
c.学校运动场的篮球架结构
d.圆珠笔的笔尖结构
(4)下列结构是受自然界事物结构启发而产生的是( )
a.钢笔 b.潜艇 c.课桌 d.黑板
(5)结构是指物体的各组成部分之间的
和 。
解答：(1)c (2)a (3)c (4)b (5)搭配 排列
2.壳体结构是我们常见的结构之一，壳体结构的物体与我们的生活息息相关。
(1)下列物体不属于壳体结构的是( )
a.饮水杯 b.油罐 c.红砖 d.篮球
(2)自然界中壳体结构的物体很多，如：
（至少举4种）
(3)壳体结构的特征是
解答：(1)c (2)西瓜、鸡蛋、贝壳、桂圆、椰子、鸭蛋等 (3)壳体内空，受力合理，形态稳定。
[探究互动]
一、选择题
1.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，竹杆比脆性塑料杆能挂更多重物而不断裂，此实验证明 影响结构的强度( )
a.形状 b.材料
c.构件间的连接方式 d.重心位置
2.在自行车家族中，有性能各异的不同车型。如装有辅助小轮的童车、双梁载重车、弯梁女式车、双座比脚蹬的双人车等，这些特殊功能的实现，是因为设计者改变了( )
a.车的自重 b.车的材料
c.车的结构 d.车的大小
3.钢筋混凝土梁与无钢筋的水泥梁相比，哪方面强度更强( )
a.抗弯 b.抗压 c.抗拉 d.抗剪
4.我们常用的a形梯不直接采用铝合金片，而用长方形截面的铝合金构件，这说明影响梯子结构强度的是( )
a.构件的材料 b.构件的形状
c.重心的高低 d.连接方式
5.下列物体的结构类型中，属于实心结构的是( )
a.电灯泡 b.乒乓球
c.橡皮擦 d.篮球
6.钻石有令人难以置信的强度，就是因为它的分子结构为四面体，每个四面体都有四个角、四个面和六条边，每一个面都是一个三角形，说明钻石的强度与 有关( )
a.结构的形状 b.使用的材料
c.构件之间的连接方式 d.稳定性
7.家用落地扇的底座一般做得比较重，这是为了( )
a.增加风扇的强度 b.增加电风扇的稳定性
c.安装电线的需要 d.更加美观
8.我们在日常生活学习中，所使用的物体数不胜数，比如：板凳，我们在设计其时这所以让其构件采用榫卯连接方式，而不用钉连接。主要原因是前者的连接方式比后者更( )
a.结实 b.稳定
c.稳定和结实 d.以上都不是
9.下列物体中，不属于壳体结构的是( )
a.鸡蛋 b.油罐
c.自行车 d.便携式饮水杯
10.下列结构中分类错误的是( )
a实体：墙体 b桁架：加油站的顶棚
c框架：窗户 d壳体：篮球架
11.现实生活中的艺术品可发说是数不胜数。比如：不倒翁，它在某些艺术家的眼中被称为是“幽默的线条”。原因总是“不倒”，那么我们看其“不倒”的原因是( )
a.构成其材料的强度大
b.其形状美观
c.其重心低
d.其重心低，并且底面是光滑的弧面
12.以下关于荷载的说法不正确的是( )
a.同种荷载有可能在不同的状态下使物体的构件产生不同的变形方式。
b.同一结构的中构件有可能成为其它构件的荷载。
c.龙卷风属于偶然荷载，房梁属于恒载。
d.同一构件，无论任何状态下，其变形方式是固定的
13.我们所用的板凳属于 结构( )
a.实心结构 b.框架结构
c.空心结构 d.壳体结构
14.在举办运动会的时候，运动员在单杠上做大回环姿势时，会使杠体产生 变形( )
a.拉伸 b.弯曲
c.压缩 d.断裂
15.下列属于恒载的是( )
a.雪载 b.风载
c.雨载 d.房梁
16.下列属于拱结构特点的是( )
①矩形平面 ②美观 ③有利于承载
a.①② b.①③
c.②③ d.①②③
17.影响结构稳定性的因素有( )
①物体的形状 ②材料 ③材料之间的联接方式④物体重心的位置
a.①②③ b.②③
c.①④ d.①②③④
18.分析下列物体的结构类型，判断哪个不属于壳体结构( )
a.西瓜 b.圆形陶瓷饰品
c.贝类 d.金字塔
19.任何构件在设计和使用过程中都要考虑构成材料的各种性能，下图中上部钢筋混凝土构件使用最优的是( )
20.构件的稳定性和承载性是技术工作安全的保障，相同构件p，采用a、b、c、d四种不同的连接方式（如图所示），在其上部图示位置施加外力f。四种结构承载力最大，稳定性最好的是( )
二、填空题
1.我国的硬木家具之所以受到世界瞩目的主要原因是 。
2.铁路路基的断面都呈梯形，上窄下宽，这是增大路基的 。
3.结构的本质是 。结构从力学的架构和形态分为 、
、 。
4.荷载按时间分为 、
、 ，与之对应的例子分别有
、 、 。
5.结构稳定性指的是 。
6.结构是指 ，也可以称为是 与 之和。
7.“嫦娥一号”是用长征三号甲运载火箭送入太空的。长征三号甲运载火箭属于 结构。
8.南方雪灾导致国家主干电网部分输电塔覆冰垮塌，这些输电塔属于 结构。从稳定性角度分析，除冰的顺序最好是从 。
9.影响结构强度的因素有 、
、 。
10.有的矿泉水瓶子上有若干凸起的横向纹路，它的作用是 。
11.结构构件的连接通常有 、 两类。
三、填表
小明在挑选座椅时采用了以下试验方法，请你为他填写所测试的内容。
测试方法 测试内容
亲自坐在椅子上感受一下 ①
在椅子上使劲摁一摁、压一压 ②
用手晃一晃椅子 ③
四、简答题
1.作为设计师，在设计任何一种产品时应考虑多方面的因素，其中就包括材料的合理性选择，我们在选材时应考虑材料的固有特性应满足设计产品的使用功能和使用寿命等要求。从此段话中我们可以看出什么是影响结构强度的因素。除此因素之外，还有什么因素能够影响结构的强度？
2.有一个筷子，这个筷子的容许应力为40n/cm2，此处截面积为4cm2，如果外界给它一个外力，使它产生180n的内力，筷子会不会断，为什么？
3.篮球架结构的稳定性直接影响篮球运动的安全。如图所示，分析球架是如何保持稳定性的（至少两点）
4.礼炮采用竖筒炮架燃放，不仅炮架很不稳定，而且还具有一定的危险性，请你运用所学知识，对竖筒炮架提出改进建议并说明其合理性。
[参考答案]
一、选择题
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、填空题
1.它采取了榫卯的构造形式
2.稳定性
3.承受力和抵抗变形 实心结构 框架结构 壳体结构
4.恒载 活载 书 风
5.结构阻碍翻倒或移动的特性
6.物体各组成部分的搭配和排列 构件 架构
7.壳体
8.框架 从上到下
9.形状 材料 材料之间的连接方式
10.增大瓶子的强度，不易变形；增大手与瓶子之间的摩擦力，不易滑落
11.铰连接 刚连接
三、填表
①舒适度 ②强度 ③稳定性
四、简答题
1.材料，除此因素之外，影响结构强度的因素还有形状、材料之间的连接方式。
2. =180/4=45（n/cm2）
因为45n/cm2大于40n/cm2
所以筷子易断裂
3.固定底座 利用三角形及其组合结构，有效的增加结构的稳定性 增大底座面积
4.通过一定的方法增加结构的稳定性，如可增加底座面积或减少炮筒长度以降低重心位置。
结构与设计 篇11
第一章结构与设计
第二课时结构的受力分析
【学习目标】
1、了解描述结构受到的几种类型的力
2、通过两个简单的结构案例的受力分析，掌握对结构受力分析的方法
【课程导入】
我们在技术所研究的结构主要就是从力的角度进行，现在我们就来看两个例子——单杠和棚室屋架的受力分析。
【学习过程】
一、常见结构受力的形式
1、拉 力
2、压 力
3、剪切力
4、扭转力
5、弯曲力
二、结构的受力分析
1、单杠
⑴单杠的构件有 、 和 。
⑵ 受力分析
人体静挂在杠体上时，杠体向 弯曲，立柱受到 作用。
人在完成大回环的过程中，杠体总是朝着 的方向弯曲，立柱会发生弯曲。此时立柱需要抵抗住 与 两类变形。
尝试一下设计
单杠是每一个学校都有的器材，由于安装不当，在个别学校曾发生单杠倒塌的事故，你能否结合自己所学的知识，提出几种提高单杠稳定的方法。
2、棚室屋架结构分析
⑴棚室中的粱和墙所承受的力有 和 之分。
⑵粱变形的特点
【巩固性检测】
1、晾晒衣服时，通常的做法是在两根柱子之间系上一根软绳，如图所示。在本结构中，柱子主要受到（ ）。
a.弯曲力和扭转力 b.弯曲力和压力
c.剪切力和拉力 d.扭转力和压力
2、如上图所示，在本结构中，以下说法正确的是（ ）
a、绳子对右侧柱子能产生垂直下压和水平右拉的效果
b、绳子拉的越紧，晾衣服时易断
c、绳子拉的越松，晾衣服时易断
d、以上说法都不正确
3、上刀梯是湘西苗族的传统活动，表演者为了保证教脚不受割伤，必须力求脚面垂直落在刀刃上，绝不滑动。此时脚面承受（ ）
a、拉力 b、压力 c、剪切力 d、弯曲力
4、钢筋混凝土梁比无钢筋的水泥梁的（ ）强度
a、抗弯 b、抗压 c、抗拉 d、抗剪
5、在日常生活中，使用螺丝刀时，螺丝刀主要承受什么力？
a、拉力 b、压力 c、弯曲力 d、扭转力
b c
拉 力
物体所承受的拉拽力
结构承受拉伸时，作用在结构（经常称为拉杆）上的力是一对方向相反，作用线与拉杆轴线重合的集中力，方向背离杆的底面。其受力实例是吊车的吊绳。
挤压物体的力
结构承受压缩时，作用在结构（习惯上称为压杆）上的力是一对方向相反，作用线与压杆轴线重合的集中力，方向指向杆的底面。如液压机的顶杆工作时就是受压。
两个距离很近 ,大小相等,方向相反,且作用于同一物体上的平行力
结构在受剪切时，结构所承受的力是分别作用在构件相对的两个面上，方向相反，作用线错开微小距离的两个平行力。连接剪刀两个部分的销钉在剪刀工作时就是承受的剪切力，其受力模型如图。
反方向向物体两端均匀施力 ,使物体发生扭转形变的力
承受扭转的构件一般都称为轴。它承受的外力是一对作用在轴两端面内，转向相反的力偶矩。
作用于物体 ,使它产生弯曲的力
承受弯曲载荷的构件，一般称为梁。梁在承受弯曲时，受力情况比较复杂，其中一种载荷叫做弯矩。它是作用在过梁的轴线且与横截面垂直的平面内的力偶矩。其作用力是使梁产生弯曲变形。
结构与设计 篇12
第一章结构与设计
第三课时结构强度的分析
【学习目标】
1、
【课程导入】
我们
【学习过程】
一、教师：前一节课我们学习了结构的基本知识，对结构有了初步的认识。大家知道结构是无处不在的，（观看幻灯片）注意观察这些结构，请同学回忆什么是结构？
学生发言：结构是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列。
学生发言：从力学角度来说，结构是指可以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。
教师：（观看幻灯片）来看一下这些图片，在日常生活中，我们时常会看到翻到在地的物体。是什么原因出现了图上所示的现象？
学生发言：这些物体失去了平衡。
教师：在台风来之前它是稳定的！是什么原因出现了不平衡状态？
学生发言：是台风把它们吹倒了！
[引出问题]：那到底什么样的结构是稳定的，什么样的结构又是不稳定的？
第二节 稳固结构的探析
二）、新课内容：
结构的稳定性是指结构在负载的作用下，维持原有平衡状态的能力。
台风过后，部分结构却完好无损，这又说明，有的结构稳定，有的结构不稳定。
想一想：
结构的稳定性与什么因素有关？
填表说明下表中的物体有可能因受哪些力的作用而出现不稳定现象，并根据你的生活经验，简要说明原因。（p012）
物体
受到的外力
不稳定的主要因素
广告牌
重力、风力
底座小、重心高、受风面积大
落地灯
重力、撞击力
底座小、重心高
底小口大的空竹篓
重力、撞击力
底座小、重心高
（一）影响结构稳定性的主要因素：
[实验探究1]：
学生拿一本书，让它直立在桌面上，它马上倾倒了，显然，其稳定性不好。
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。
因素一：支撑面积的大小
1.稳定性与支撑面积的大小有关
支撑面越大越稳定，越小越不稳定。
a.落地电风扇或者宾馆里的落地灯，它们都有一个比较大的底座。
[引导学生得出结论]：结构的底座，结构与地面接触所形成的
b：为什么大坝的横截面总是建成梯形？
生：思考回答
师：大坝需要承受很大的力的作用，如自身的重力，水的冲击力、压力等等，要起到防洪的作用，大坝必须要求非常稳固。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。
c.为什么许多课桌椅的支撑脚要做成往外倾斜？
生：思考回答
师：这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。从而引导学生得出结论：结构的稳定性与支撑面积大小有关。
注意：支撑面≠接触面。（接触面是物体与地面接触形成的面。支撑面是物体与地面接触形成支撑点的连线与地面构成的面。）
[实验探究2]：显示落地扇的图片
师：落地扇为什么不易倾倒？
生：思考回答
师：落地扇的底座采用较重的材料，风扇比底座轻很多，使落地扇的重心降低。
因素二：重心位置
2.结构的稳定性与重心位置有关。
物体重心越低，越稳定。
a.不倒翁为什么不倒？如果在它脖子上挂上一定数量的铁环，它还会不倒吗？
师：研究不倒翁的结构，发现不倒翁的重心很低，就在它与地面的接触点上，所以不倒，如果往它的脖子挂上铁环，它的重心位置升高了，当铁环达到一定数量时，不倒翁就不在是不倒翁了。
[引导学生得出结论]：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。
b.以前的农作物个子高，遭遇暴风骤雨容易倾覆，造成减产；现在的农作物普遍个子矮。就是利用了重心低结构稳定的原理。
c.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。）
比萨斜塔(campanile di pisa)其实是比萨教堂(duomo)的一部份，整座教堂建筑分为主教堂、洗礼堂与钟楼三大部份。主教堂采用了拉丁十字架式，有些设计高雅别致的柱子作装饰；教堂的正面是洗礼堂，紧接著教堂而兴建；在后方有一罗马式的建筑，其圆顶部份是在百多年后才兴建的，采歌德式的设计，像是一个圆球上的圆锥体，十分独特。
据说，大约在10纪，比萨王国打了一次胜仗，掠获了大批财宝。为了炫耀功绩，大公决定建筑一座大教堂，在教堂旁边修一个钟塔。钟塔建到三层时就发现向南倾斜，被迫停工。94年之后，比萨人建塔之心不死，找来著名工程师皮萨诺反复测量，证实此塔虽斜，但无倒塌之虞；便又继续修建并把每层南面的柱子略微加高一点。比萨斜塔离大教堂20多米，本是大教堂的钟楼，外观呈圆柱形，是由白色大理石砌成。
据说比萨斜塔是用比萨舰队运来的六艘战利品建成的。根据塔基上的碑文记载，它从1174年始建，1350年竣工，经历了176年。但由于塔身过重，地质松软，因此塔身仍以每年1.25毫米的速度向南倾斜。到1999年1月，塔顶比中轴线偏斜已达4.8米。意大利当局为了拯救斜塔，已向全世界广泛征求保护方案，同时在塔的北侧加压了830吨的铅块，并在塔身的三分之一处加了一圈铜缆，向北牵拉固定。不过斜有斜的好处，每天为“斜”而来的参观者多达10余万人，扔下大把大把的银子。如果它是一座正塔，比萨就不会有今天的风光，也就不会有这么多便宜可占了。
比萨斜塔高54.5米，直径16米，重约1.4万吨。斜塔共有八层，除底层和顶层有所不同外，其余六层结构完全一样。斜塔底层有15根圆柱，中间六层各有31根圆柱，顶层12根。沿石柱有宽4米的环行走道。斜塔每层都有拱门，总共有213个，斜塔底层墙壁上刻有浮雕，顶层有钟亭。塔内有螺旋台阶294级，供游人登塔，远眺全城风光。
比萨斜塔是世界建筑史上的一大奇迹。由于塔身压力过重和地质松软，南面的地基比北面约低2米。在施工期间塔身既出现轻微倾斜，随着工程的进度，倾斜度不断增加。到塔身建到第三层时，可明显看出倾斜，曾一度停工。一百多年以后，经工程师托马索·皮萨诺精心测量和计算，证明比萨斜塔虽倾斜，但不会倒塌，使工程继续按原设计继续施工，直到竣工。
比萨斜塔位于意大利中部比萨古城内的教堂广场上，是一组古罗马建筑群中的钟楼，这座堪称世界建筑史奇迹的斜塔，不仅以它“斜而不倒”闻名天下，还因为1590年，意大利的伟大科学家伽俐略，曾在斜塔的顶层做过自由落体运动的实验，让两个重量相差10倍的铁球，同时从塔顶落下，结果，两球同时着地，一举推翻了束缚人们思想近xx年的希腊著名学者亚里士多德关于重量不同的物体其下落的速度也不相同的“物体下落速度与重量成正比”的理论。伽俐略开创了实验物理的新时代，被人们称为“近代科学之父”，而他用来做实验的斜塔也因而更加遐迩闻名。
通过分析长方体重心的垂线位置与稳定性示意图，使学生容易理解，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。
[引导学生得出结论]：结构的稳定性与重心位置有关。
结构重心的位置：结构重心所在点的垂线是否落在结构底面的范围内，落在就是稳定的，没有就是不稳定的。
例如：一摞书，整齐放置时的稳如泰山；另一种放法：每本都往一边慢慢往外放置，到一定程度时一摞书就全倒了。
小资料（中国的斜塔）：辽宁瑞州古塔，现存塔身高10米，塔身向东北方向倾斜12度，塔尖水平位移1.7米。该塔建成之后虽几经地震与洪水破坏，却始终斜而不倒，堪称奇迹。
3、结构的稳定性与它的几何形状有关。
a、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
生：思考回答
师：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。
b、照相机的支撑架为什么常使用三脚架而不用其他形状？
生：思考回答
师：分析，因为三角支架与地面有三个接触点，形成的三角形结构使照相机的支撑架更容易稳定。
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。
补充（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、悬索桥的塔架，以及摩天大楼钢架结构中都被普遍地采用。
[案例分析]：静止状态的单车如何保持稳定（课本：p14）
（2）单腿支撑
探究
1.调整单脚支撑位置，研究何时最易倒下，何时最平衡？自行车骑起来时，只有两个支撑点，为什么不会倒下呢？
[试验 ]：学生骑自行车
[教师讲述]：在静止情况下，自行车本身不能自我平衡，需要加一支撑脚。当由骑车人和自行车构成一个系统时，系统动起来之后，骑车人为系统注入动力，从而在自行车前进的时候，通过人的不断调节，自行车和骑车人与地面垂直，使自行车的重心落在车轮与地面接触的面积内。因此，在没有明显的外力干涉时，这一动态系统能够表现出一种稳定。
2.走钢丝的人为什么要拿一条长棒？
注意:运动状态下与静止状态下物体的稳定条件有所不同。
这个谜，直到本世纪八十年代初才解开。一位美国的物理系研究生，通过电脑进行复杂的运算，终于从理论上解决了。问题就出在旋转速度和摩擦上了。陀螺在旋转起来时，支持点周围也不免与支持面（桌面）产生摩擦，而这种旋转的物体总是使运动趋向于摩擦更小的状态。当陀螺摇摇晃晃地立起来，终于使一个尖端着地时，就逐渐达到了支持点面积最小，稳定旋转的状态，水平的能量转化成为绕对称轴旋转的动作。当然，由于摩擦，它的转速又会慢慢减小。然后开始摇晃，最后，倒下来，因为这时它要趋向重心更低，更稳定的状态。(陀螺效应：凡是高速旋转的物体，都有一种使转动轴保持不变的能力，这种能力使得陀螺即使在不平的支持面上转动也不会倒下。教师演示滚动的硬币不倒，转动的陀螺不倒的演示试验。所以一旦自行车运动起来后，转动的车轮也具备这种能力，这种能力使得自行车即使发生了倾斜，也能自动地把自行车调整过来，这就是自行车不倒的原因。)
马上行动：摩托车的支撑架（课本：p14）
[教师总结]：运动状态下与静止状态下物体的稳定条件有所不同。结构的稳定性在日常生活中有着广泛的应用，一方面人们利用稳定的结构抵抗外力、承受负载，另一方面又利用不稳定的结构实现某些功能。
拓展：不稳定的结构应用
学生举例：如移动门、折叠椅等等。
1.倒置的啤酒瓶可以预报地震。
2.在打水的桶口边挂一重物，在水面时能自动翻倒打水。
[学生快速阅读案例]：
虎丘是苏州两千五百仓桑的见证。高高耸立在山顶的虎丘塔已经成了苏州的标志。
虎丘斜塔日益著名，并且因为它和吴王墓扑朔迷离的关系令科学家和游客兴致倍增。
到了公元15xx年，唐伯虎、王鏊等人因池水干涸，发现墓门，留下石刻。1955年人民政府清理剑池时确时找到了一条长约10米的石胡同，尽头呈喇叭状，容四人并立，并有一横三竖四块青石琢成的长方形石板，显然均为人工所为。根据墓门的形制和朝向，完全符合春秋战国时期的墓制。因此推测可能为吴王墓。但因墓恰巧在塔底下，且规模宏大，一旦开挖必影响塔，因而作罢，未打开墓门，留下千古之谜。现在的情况是虎丘后山为土堆砌，前山为巨石，因而推测后山为人工所堆。如果是这样，就和虎丘塔的倾斜有关。因为地基不牢，重6000吨的塔便倾向土堆的一边。所以，我们不妨认为，是吴王墓的建造引起了虎丘塔的倾斜，
而虎丘塔的倾斜又保护了底下的吴王墓，使之不能开挖，成了一只真正保护吴王墓的白虎。就就是塔与墓两个重要古迹之间的关系。
虎丘塔是全国重点文物保护单位。虎丘塔高47.7米，比意大利比萨斜塔矮6米；塔尖偏离中心2.34米，是比萨塔的一半；虎丘塔建于961年，比比萨塔早完工390年。请大家注意右侧塔身呈弧型曲线。因此，由此推测，和意大利比萨塔
一样，虎丘塔在建塔时就开始倾斜。最后一层塔似乎偏向左边，这是因为1638年遭雷击失火烧毁，重建时为改变重心、纠正倾斜的结果。
我们知道，与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，不仅倾斜严重，而且周身裂缝遍布，最宽处达80厘米。1956年采用铁箍喷浆法，如箍桶一般，每层塔内用钢筋箍起来，地基灌浇水泥，有效地消除了裂缝。关于56年修塔，有一段有趣的历史。当年开会讨论修塔方案时，有一老工人坐在墙角微微地笑，主持会议的人见他胸有成竹的样子，便请他发言。老工人再三推辞后，终于提出了箍桶匠修桶的原理和方案，引起全场哄堂大笑。此事便搁浅。不久，来了一位苏联专家。看完虎丘塔下山路上，陪同人员讲了上面这段故事，苏联专家十分感兴趣，重又上山，于是外国专家发的话，便开始具体制定修塔方案。
1981年开始用五年时间加固地基。在塔基下人工打44个孔，灌钢筋水泥，在44个桩下做水泥壳体，地下防水，更换部分砖体，制止了塔身的继续倾斜。
[学生分组讨论]：为什么倾斜而不倒塌？（其重心向地面引垂线仍旧落在底座范围内）
补充：比萨斜塔
[练习]:
(1)在拥挤的公共汽车上已没有座位，你必须站着，而扶手你让给了旁边的老人，你在公共汽车上要如何才能保持自己的没摔倒？
人的身体的稳定性取决于支撑面的大小和人体姿势重心的高低，在一定范围内，两脚分得越开，则重心越低，支撑面变大，越稳定！
(2)货物应尽量放在船舱里还是甲板上？为什么？
(3) 在我国四川的广汉三星堆出土的器具有许多都是尖底的。怎么摆放才稳定呢？
(4) p023页第1题
教师：要提高这种篮球架的稳定性可以怎么做？
学生发言：在篮球底座上加些比较重的石板之类的重物。
教师：这是出于什么原因呢？
学生发言：是为了使篮球架的重心向后偏移，重心所在点的垂线落在结构底面的范围内，达到结构稳定的基本条件。
教师：还有什么方法吗？
学生发言：可以增大底座与地面的接触面，这样也可以使重心所在点的垂线落在结构底面的范围内。
教师：但我们在日常生活中没有发现这样做的，为什么呢？
如果这样做了，大家想一想，运动员在跑动时候，很可能就会撞到支架上去了是吧？所以我们在设计的时候还不要忘记要考虑人机关系。
[分析]：关于增大支撑面提高稳定性不够现实，教师重点讲解，上升到在进行设计的时候别忽略了人机关系
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？
（学生回答）
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，板凳和防盗网的结构不能够抵抗外力---人的重力---所造成的对它们的破坏。
那我们如何来评价这条板凳、这个防盗网呢?我们就要用到我们今天学习的内容：强度。
【巩固性检测】
结构与设计 篇13
查阅完整教学设计请点击下载.doc
第一单元结构与设计
第三节简单结构的设计
一、教学内容分析：
在明晰结构设计应考虑的主要因素的前提下 , 通过简易相片架结构的多方案设计的案例 , 让学生学习如何进行结构设计 , 并能运用所学的有关结构的基本知识进行多方案的结构设计。
课时安排：1课时。
二、教学对象分析：
1、教学内容分析：本小节的内容是前面内容的综合应用。在介绍了结构设计应考虑的主要因素后通过案例将理论知识和实际应用结合起来让学生经历完整的设计过程，有利于学生对知识的理解与掌握。
2、教学对象分析：学生对结构的一些基本知识已经有所了解，对主要因素的分析应该不存在困难。但是由于时间限制学生在高一的学习中没有亲自经历设计，方案的构思等过程，所以对于自己进行结构方案的设计会存在一定的困难。
三、目标：
1.知识与技能：
（一）熟悉设计一个简单结构应考虑的主要因素，并能够在自己的设计中得到应用。
（二）通过简易相片架的设计案例, 能对简单对象进行结构设计, 并绘制设计图纸, 做出模型或原型。
2.过程与方法：
通过分析案例，充分让学生参与讨论，并要求学生进行一次简单结构的设计。
3.情感态度价值观：
体验结构设计的乐趣，发现结构的创意所在，形成合作学习的习惯。
四、教学重难点：
1.教学重点：
确定一个简单对像进行结构设计，并绘制设计图样，做出模型或原型。
2.教学难点：
确定一个简单对像进行结构设计，并绘制设计图样，做出模型或原型。
五、教学概述：
教师在教学时,应引导学生用人文的眼光看待设计, 设计是为了满足人们的需要的, 设计是与实际生活情景相联系的。
采取以小组为单位的形式进行分工合作, 引导学生打开思路, 形成多种设计方案, 在多方案中进行选择。方案设计完成后 ,制作出可以使用的原型。制作中, 要因地制宜地选择方便易 得、容易加工的材料。 学生制作好的作品, 可以先由小组之间的学生互相评价并做出结论, 再由教师给予点评。每件作品都应附有一张意见表, 表中要记录每位学生自己所完成的工作、同学和教师对作品的书面评价等, 以便存入学生的技术活动档案袋。
六、教学策略：
教师在教学时,应引导学生用人文的眼光看待设计, 设计是为了满足人们的需要的, 设计是与实际生活情景相联系的。将前面的知识点与案例结合讲解；将案例的设计过程步骤列出，有利于指导学生自己进行结构设计。
.......
结构与设计 篇14
技术与设计2第一单元结构与设计教学建议
奉化市教师进修学校黄育稼
技术与设计2教学建议
本模块是在“技术与设计1”的基础上设置的具有典型意义的专题性技术与设计的教学内容，它所体现的技术设计的思想和方法，对于高中生的生活、学习以及人生规划都具有普遍的价值。
通过本模块的学习，学生应该理解结构、流程、系统和控制的基本概念，掌握结构设计、流程设计和系统设计的基本思想和方法，初步掌握简单控制设计的基本思想和方法；能使用常用的规范的技术语言表达设计方案；能结合生产和生活的实际形成设计方案并初步实施；学会从技术、环境、经济、文化等角度综合评价技术设计方案和实施的结果，增强革新意识。
本模块的教学要面向生活和生产的实际；引导学生关注技术试验，理解技术设计中所蕴含的文化内涵，注重归纳技术设计的思想和方法，并将它们迁移到日常生活中灵活运用；要使学生善于总结具有典型性的技术问题的解决策略。
第一单元结构与设计
一、课程标准内容
本单元内容体现了《通用技术课程标准》以下几点要求：
1、了解结构的涵义，能从力学的角度理解结构的概念和一般分类。
2、能结合1至2种简单的结构案例，分析结构是如何承受应力的。
3、能通过技术试验分析影响结构的强度和稳定性的因素，并写出试验报告。
4、能确定一个简单对象进行结构设计，并绘制设计图纸，做出模型或原型。
5、能从技术和文化的角度欣赏并评价典型结构设计的案例。
二、教学要求
第一节 常见结构的认识
基本要求
1、了解结构的含义。
2、从力学的角度了解结构的概念。
3、了解结构的类型，能对简单的结构实例进行分类。
发展要求
能结合简单的结构案例，分析结构是如何承受力的。
说明
不作深入的结构受力分析
第二节 稳固结构的探析
基本要求
1、理解结构的稳定性和影响结构稳定性的主要因素。
2、从结构的形状、材料、连接方式等方面，分析影响结构强度的主要因素。
3、理解结构与功能的关系。
发展要求
会用现代理念研究结构的形状、材料和连接方式，如：形状——新颖、材料——合理、连接——巧妙稳固。
第三节 简单结构的设计
基本要求
1、了解结构设计的主要因素。
2、能确定一个简单对象进行结构设计，绘出简单的设计图纸，并制作实物模型或原型。
说明
模型或原型的制作强调过程，制作结果要求不能过高。
第四节 经典结构的欣赏
基本要求
1、学会观察结构的实用性和美。
2、能从技术和文化的角度去欣赏并评价典型结构设计的案例。
三、设计思路
全书四个单元在内容上即相对独立又有一定的内在联系。本单元研究的对象是“结构”，相对于后三单元的“流程”“系统”“控制”而言，内容较直观、容易理解，故作为全书的开篇。
“结构”“设计”共同构成了本单元的两个核心概念。本单元内容的设计遵循课程设计的基本学习原则，在学生建立了结构的感性认识的基础上，学习结构的概念、分析结构的稳定性和强度，在问题的解决中学习结构设计。学习进程由具体到抽象再到应用。
依据教学目标，本单元沿着这样的线索展开：
1、常见结构的认识
从认识普通意义的结构开始，通过学生熟悉的事例，展开技术视野中的力与结构、结构的基本分类的讨论，通过有趣的小试验，强化对不同类型结构的应用的理解。
2、稳固结构的探析
通过简单易行的试验，使学生理解、分析稳定性和强度这两个结构的重要参数，为后续进行的结构设计奠定良好的铺垫。
3、简单结构的设计
在明晰结构设计应关注的主要因素的前提下，通过简易相片架结构设计的若干种设计方案的呈现，传递给学生的信息，一是如何进行结构设计，二是技术设计的解决方案是不唯一的，解决技术问题的答案也不是非此即彼的。
4、经典结构的欣赏
通过引导学生对具有典型人文意义的结构赏析，拓展学生对结构设计的文化特性的理解和评价，培养他们高尚的技术文化品位。
四、教学准备
1、相关学科知识
本单元内容要求学生具有初中物理学科的基本力学知识。
2、教学器材和材料
本单元需要的教学设备和器材主要有，演示用的实物如自行车、可改变重心位置的装置等，试验用硬纸板、生鸡蛋、瓶盖、木板、重物等。各校教师可根据教学设计以及本校情况酌情使用和选择替代器材、材料以及与为教学服务的音像资料等。
五、课时安排
本单元建议使用8学时。
节次 内容 建议学时数
第一节常见结构的认识 2
第二节稳固结构的探析 3
第三节简单结构的设计 2
第四节经典结构的欣赏 1
合计 8
六、教学建议
1、教师应查阅有关结构力学和理论力学书籍，重点研究结构构件的基本受力形式、结构的分类。
2、本单元内容与学生生活实际联系密切，教师应有针对性地指导学生收集资料和实物素材，如案例、阅读材料、典型的结构设计实例等，为学生提供丰富的学习背景。
第一节的教学，建议对结构的受力情况进行分析，应围绕生活中常见结构如何承受力、如何抵抗变形的现象，根据学生已有的知识水平，分析并体验常见结构所受到的力。不要求学生作进一步的定量分析，不要求画结构的受力图。
第二节的教学，可让学生通过试验来感受结构的稳定性和强度，试验的方案多种多样，教师根据实际情况选用，要注重交流，注重试验过程，指导学生认真观察，如实记录，写出简单的试验报告。
第三节的教学，教师要注意本单元的内容与《技术与设计1》中相关内容的区别与联系，引导学生从结构的角度去考虑问题、分析问题和解决问题。
第四节的教学，可让学生结合当地的风俗民情对本地区、本校的建筑进行欣赏和评价。
3、每一节“案例分析”栏目之后的“马上行动”或“讨论”中，提出了一些承上启下的问题或者围绕核心内容的支撑性问题，当然教师也可以提出更适合学生的问题，教学活动可以沿着这些问题展开、延伸，到第3、4节，则应引导学生综合理解和运用前几节的内容。
4、强调学生在结构设计中的多角度、多方案构思，采用多种方式鼓励或肯定学生在作品制作过程中的独特创意，在教学活动中逐步培养学生的创新能力。可让学生进行压力试验，如比较不同形状的纸板承受压力的大小试验；鸡蛋或乒乓球承压试验等。学生可自行设计试验方案，对某物体进行稳定性和强度的试验，记录试验数据，写出简单的试验报告，并指出提高它们的稳定性和强度的方法。选择一个简单对象进行结构设计，形成设计方案，绘出简单的设计图纸，并做出实物模型或原型，如简易书架、简易相架、简单金属衣架等。
七、教学评价
1、本章每一节的练习和末尾的练习和综合实践活动，为学生学习的形成性评价提供了可能，教师可根据学生练习过程中的反馈信息，评价学生和调整教学。
2、要强调过程评价与结果评价相结合，学生的任何一件合格的结构设计的作品的诞生需要思维的反复和时间的磨砺，这是一个有意义的、不可忽略的过程。要引导学生用技术设计档案袋的形式，把这一过程的丰富性记录下来，便于把过程性评价落到实处。
3、允许学生在设计和制作过程中的反复，多数学生第一次接触结构设计，一开始难免走弯路，或者设计结果不理想，这都不重要，重要的是学生能找到问题的原因所在并偿试解决它。
4、在结构的方案设计中，要倡导学生对方案进行互评，学会接纳不同声音，学会倾听对设计方案的多元化理解，要引导学生不断的质疑、不断的修正，共同寻找更完善的解决方案。
来源：黄育稼工作室
结构与设计 篇15
第一章结构与设计
第三课时结构强度的分析
【学习目标】
1、了解内力和应力的概念，知道内力和应力的关系。
2、了解结构强度的概念，理解影响结构强度的因素
【课程导入】
我们通过前边的学习，了解到结构的本质就是为了承受力和抵抗形变，从本节课开始我们就来了解一下结构的两个力学性质——强度和稳定性。
【学习过程】
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
一、关于结构强度的概念
内力：
应力： 。
公式：
请计算p26页两处的内力
拓展提高 你怎样看待俗语 “一根筷子比一把筷子易断”。
强度： 。
二、影响结构强度的主要因素
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
(1)结构的形状:
①三角形形状。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）
②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。）
③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。
小实验：p019
（2）因素2：使用的材料
①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。
②介绍混凝土材料。从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。）
（3）因素3：构件之间的连接方式：
①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。
②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。
马上行动
（1）.对一个用4根小木条钉成的相片框,使它更牢固的做法是什么?
可用直角铁片固定在连接处的背面。
（2）.在自行车各部件之间的连接中,三角架属于_______________连接；刹车连杆之间属于_______________连接；辐条与钢圈之间属于_______________连
接。
三角架属于刚连接；刹车连杆之间属于铰连接；辐条于钢圈之间属于铰连接。
（3）.比较左图中同一结构的几种连接方式,请预言哪种连接方式的强度更好。
左边的榫卯连接的强度最大，上下、左右、前后各方向都被牢牢固定住，所以强度最大。中间的连接方式强度最小，钉子是从侧面钉进去的，中间的横梁不能承受较重物体的压力，所以强度最小。
连接方式：一体式（榫接、铆接、焊接等等）、挤压式（螺丝、轮胎与车圈等）、接插式（插头）、绞连接（轮子、轴承、风扇、人体四肢与躯干等等）、刚连接（建筑物的各个部分之间等等）。
影响因素：
形状：a字型梯、三脚架
底面积：大坝、各种塔
重心位置：不倒翁、落地扇、比萨斜塔不倒之迷等等。
【巩固性检测】
结构与设计 篇16
第一单元结构与设计
第三课 简单结构的设计（2）
——屯昌县红旗中学陈星
教学目标：组织学生设计一个简单产品，并小结所设计的产品的特点。
教学内容：
1.利用袜子制作丝网花
2.结合上一节课所学的“结构设计应考虑的主要因素”，评价个人的作品特点。
教学重点：学会从不同角度分析个人作品应考虑的特点。
教学难点：尝试改良一些简单物品的设计，因地制宜地选择材料改良产品的功能。
课时数：1课时
第二课 设计一个简单结构产品
一、尝试改良一些简单物品的设计
动手制作：①洗衣粉袋子的环保利用；
人们使用完洗衣粉后，洗衣粉包装袋往往被丢进垃圾桶，这些袋子能不能再充当一次实物利用呢？
答案是可以，但必须对袋子进行改装。
准备工具：剪刀、透明绞、针线、尺子
设计过程：
ⅰ把洗衣粉袋子洗干净并晾干，用剪刀剪掉袋子的提带部分（用尺子划一条水平线）。
ⅱ把提带分成2部分，各取2厘米，从中间对折1厘米后，用透明绞粘贴，做好两只提带边。
ⅲ在袋子的上边缘处，取2个对称点，用于放置一条提带边的位置，用透明绞粘贴（不牢因用针线缝）。
设计此环节的目的：通过技术设计活动，培养学生的探究能力和敢于创新、善于创造的精神和能力，使学生的创造潜能得到良好的引导和有效的开发，使学生的实践能力得到进一步的发展。
②塑料袋子的改良。
实践：用两只笔在纸上画出一个圆，不允许用圆形的物品代替。
二、设计简单结构——用袜子制作丝网花
1.教师演示制作丝网花的过程
⑴设计准备：
制作材料：铁丝（绿色和黄色）、有颜色的袜子、纺织线、花蕊、花梗、绞带
工具：剪刀、钳子
⑵设计项目：设计一束丝网花
⑶完成方式：单独完成
⑷设计要求
①具有一定装饰性，有欣赏价值； ②物品的结构简单，不易造成安全事故
③成本不高于5元
④具有一定的稳定性和强度，花蕊固定在花梗上叶子连接在花梗上牢固；5朵花瓣不易松动。
⑤一根花梗上至少有2朵花，3片叶子。
⑸设计分析
“鲜花”的结构设计分为几部分完成：
1）花蕊的设计
花蕊是一朵花的灵魂，有了它才能体现出花的灵性，但花蕊不能随意转动。设计中需要考虑：
①花蕊的数目有限，应使其看起来很多。
②花蕊、铁丝和花梗之间的连接
2）花瓣、叶子的设计
花瓣是花的重要家庭成员，叶子衬托鲜花，设计中，需要考虑：
①花瓣的颜色应鲜艳，叶子的颜色应是绿色； ②“骨架”能支撑起一定弹度的丝袜；
③制作花瓣的形状一般小于叶子的形状； ④铁丝能随决折弯，但不能折断；
⑤铁丝的长度一定，不构成危险因素
3.花朵的设计
由于花朵一定要连接在花梗上，此处采用固定连接，在设计中需要考虑：
①先制作花蕊，一般用8个花蕊（4根对折），用铁丝圈住，再用线固定，花蕊制作好后，固定在花梗的顶端，最后用刚连接方式，最后用绞带绑住花蕊的多余部分。
②花瓣采用5片组成一朵，每固定一片叶子，用纺织线绑紧，注意后一张叶子要压在前一张叶子后面，把它们绕成一个圈。为了美观，最好用绞带绑紧。
2.学生尝试设计作品（课余时间完成）
完成方式：6-7个学生合作完成。
3.作品展示（学生作品）
评价作品，从结构设计应考虑的主要因素进行评价，
4.布置任务：写一份试验报告或心得体会。（课余时间完成）
结构与设计 篇17
一、教学目标
1、了解结构的涵义，能从力学的角度理解结构的概念和一般分类。
2、能结合1～2种简单的结构案例，分析结构是如何承受应力的。
3、能通过技术试验分析影响结构的强度和稳定性的因素，并写出试验报告。
4、能确定一个简单对象进行结构设计，并绘制设计图纸，做出模型或原型。
5、能从技术和文化的角度欣赏并评价典型结构设计的案例。
二、设计思路
全书四个单元在内容上即相对独立又有一定的内在联系。本单元研究的对象是“结构”，相对于后三单元的“流程”“系统”“控制”而言，内容较直观、容易理解，故作为全书的开篇。
“结构”“设计”共同构成了本单元的两个核心概念。本单元内容的设计遵循课程设计的基本学习原则，在学生建立了结构的感性认识的基础上，学习结构的概念、分析结构的稳定性和强度，在问题的解决中学习结构设计。学习进程由具体到抽象再到应用。
依据教学目标，本单元沿着这样的线索展开：
1、常见结构的认识
从认识普通意义的结构开始，通过学生熟悉的事例，展开技术视野中的力与结构、结构的基本分类的讨论，通过有趣的小试验，强化对不同类型结构的应用的理解。
2、稳固结构的探析
通过简单易行的试验，使学生理解、分析稳定性和强度这两个结构的重要参数，为后续进行的结构设计奠定良好的铺垫。
3、简单结构的设计
在明晰结构设计应关注的主要因素的前提下，通过简易相片架结构设计的若干种设计方案的呈现，传递给学生的信息，一是如何进行结构设计，二是技术设计的解决方案是不唯一的，解决技术问题的答案也不是非此即彼的。
4、经典结构的欣赏
通过引导学生对具有典型人文意义的结构赏析，拓展学生对结构设计的文化特性的理解和评价，培养他们高尚的技术文化位品。
三、教学准备
1、相关学科知识
本单元内容要求学生具有初中物理学科的基本力学知识。
2、教学器材和材料
本单元需要的教学设备和器材主要有，演示用的实物如自行车、可改变重心位置的装置等，试验用硬纸板、生鸡蛋、瓶盖、木板、重物等。各地教师可根据教学设计以及本校情况酌情使用和选择替代器材、材料以及与为教学服务的音像资料等。
四、课时安排
本单元建议使用8学时。
节次 内容 建议学时数
第一节 常见结构的认识 1
第二节 稳固结构的探析 2
第三节 简单结构的设计 3
第四节 经典结构的欣赏 2
合计 8
五、教学建议
1、教师应查阅有关结构力学和理论力学书籍，重点研究结构构件的基本受力形式、结构的分类。
2、本单元内容与学生生活实际联系密切，教师应有针对性地指导学生收集资料和实物素材，如案例、阅读材料、典型的结构设计实例等，为学生提供丰富的学习背景。
3、每一节“案例分析”栏目之后的“马上行动”或“讨论”中，提出了一些承上启下的问题或者围绕核心内容的支撑性问题，当然教师也可以提出更适合学生的问题，教学活动可以沿着这些问题展开、延伸，到第3、4节，则应引导学生综合理解和运用前几节的内容。
4、强调学生在结构设计中的多角度、多方案构思，采用多种方式鼓励或肯定学生在作品制作过程中的独特创意，在教学活动中逐步培养学生的创新能力。
六、教学评价
1、本章每一节的练习和末尾的练习和综合实践活动，为学生学习的形成性评价提供了可能，教师可根据学生练习过程中的反馈信息，评价学生和调整教学。
2、要强调过程评价与结果评价相结合，学生的任何一件合格的结构设计的作品的诞生需要思维的反复和时间的磨砺，这是一个有意义的、不可忽略的过程。要引导学生用技术设计档案袋的形式，把这一过程的丰富性记录下来，便于把过程性评价落到实处。
多数教师面对的学生人数较多，如何实现有效的学生技术设计档案袋记录，珠海二中曹玉宝老师运用电子表格运作已有很好的经验，不久我们将把他的方案放到网上。
3、允许学生在设计和制作过程中的反复，多数学生第一次接触结构设计，一开始难免走弯路，或者设计结果不理想，这都不重要，重要的是学生能找到问题的原因所在并偿试解决它。
4、在结构的方案设计中，要倡导学生对方案进行互评，学会接纳不同声音，学会倾听对设计方案的多元化理解，要引导学生不断的质疑、不断的修正，共同寻找更完善的解决方案。
七、参考资料
1、《结构力学》，包世华主编，武汉工业大学出版社
2、《工程力学》，崔玉玺主编，中国建材工业出版社