结构是如何承受应力的教案.doc

第二节结构是如何承受应力的一、设计理念通用技术今年新开的一门课，以进一步提高学生的技术素养、促进学生全面而富有个性的发展为基本目标，着力发展学生以技术的设计与应用为基础的技术实践能力，努力培养学生的创新精神、创业意识和一定的人生规划能力。但作为一门新课，相应的配套设备还不完善，也没有现成的经验可以借鉴。如何引起学生的学习兴趣，培养学生动手动脑动口能力成为一个难点。这就需要改变旧的传统教育模式，确立学生是学习主体的教学指导思想。以师生、学生间互动教学、自主探究等形式进行教学设计。经过思考我决定改变过去的传统的教学方法，变学生被动的接受为主动的探究，从而提高他们学习的兴趣，吸引他们的注意力。结构是如何承受应力的是技术与设计2第二节的内容，这节课的好坏直接关系到学生能否重视通用技术，而这节课的内容可以通过一些有趣的小试验来引起学生的注意，引起他们探究的愿望，从而完成这节课的教学任务。二、教材分析本节课起着承上启下的作用，学生对结构的概念、类型和分类有了一定的了解，对结构是如何承受应力的有一定探究的兴趣，也为下一节影响结构强度和稳定性的因素，所以本节的教学需要按照“试验”“分析”“总结”的流程进行。课本图1.14的折纸小试验提出了结构受力和材料强度的问题，首先在学生的头脑中产生一个印象：结构的形状和材料的本质对结构的受力行为有着直接的影响。教材图1.22壳体结构受力特点，也用鸡蛋受力小试验来验证。通过分析总结使学生明白结构是如何承受应力的。三、学情分析本科目是在新课改后新添加的的一门科目，由于本科目离学生的世界较远，所以学生或多或少存在厌学的情绪，若教师不能改变以往传统教学，很难启发学生的思维。本节在唤醒学生学习的兴趣及热情时，通过演示小试验和同学们以小组为单位合作试验刺激学生学习的学习欲望，开启学生的思维之窗，提高学生的合作精神。 四、教学目标1、知识与技能;（1） 能对简单结构的受力情况进行分析。（2） 结构形状对结构的受力的影响。（3） 壳体结构的受力特点。2、过程与方法：能够对演示试验现象进行分析，能够用正确的方法合作试验。3、情感、态度与价值观：激发学生的学习兴趣和求知欲，形成良好的学习态度，积极投身到通用技术的学习中来。提高交流与表达能力，树立合作学习意识，养成动脑动手好习惯。五、教学方法利用演示试验、案例和小组合作学习，鼓励学生自主探究和合作交流，引导学生自主观察、总结，在与他人的交流中丰富自己的思维方式，获得深切的体验和知识、能力的发展。六、教学准备教学工具：纸张、胶水、鸡蛋，核桃，瓶盖，硬纸板、字典。七、教学重点结构形状对结构受力的影响八、教学难点壳体结构的受力特点。九、教学过程1、教学引入以折纸试验引入教学试验过程（略）得出结论：结构的形状影响结构的受力。所举例子在实际工作中的用途是：在工程结构的梁或杆的截面设计冢，如果选择合理的形式，不但提高梁的强度，还可提高梁的刚度。2、内力的形成概念任何物体在外力作用下都会有不同程度的变形。比如铁丝受拉会伸长，弹簧受压会缩短，木梁受横向作用会弯曲等，物体受外力作用而变形，其内部材料各微小部分之间的位置也就发生变化，于是各微小部分之间就会有某种“力”的产生来抵抗这种变形。这种物体内部材料各微小部分之间的相互作用就形成了内力，外力企图改变物体的形状，而内力则抵抗这种变形，他们总是成对出现的。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。应力达到某一极限值时, 结构就会遭到破坏。用公式表示应力为=F/s,其中,F 是内力,S 是受力面积,是应力。构件的基本受力形式：拉力、压力、剪切力、扭转力和弯曲力。案例分析：人坐在椅子上, 椅面受到的力；行人和车辆通行的桥面受到的力。拉力物体所承受的拉拽力压力挤压物体的力剪切力两个距离很近 ,大小相等,方向相反,且作用于同一物体上的平行力扭转力反方向向物体两端均匀施力 ,使物体发生扭转形变的力弯曲力作用于物体 ,使它产生弯曲的力3、结构弯曲的受力分析试验验过程（略）结论1；当零件承受弯曲变形时，它的一面被压缩，另一面却被拉伸。这两个面之间有一个中间层，它不承受压缩也不承受拉伸，故称中性层。结论2：拱形结构可以将所受的弯曲应力变成压缩应力，改善结构的受力状态，从而提高结构承载能力和稳定性。4、抵抗张力结构的受力分析壳体结构受力分析：（1）壳体结构：通常是指层状的结构。（2）壳体结构的受力特点：外力作用在结构体的表面上。（通过壳形来传递力和承受荷载，特别是当顶部受到压力时，它能将力均匀扩散） 提问：同学们想一下，日常生活中你见过的壳体结构例子？同学们举例飞机外壳，头盔等。（师）举例：头盔，汽车飞机外壳、饮水杯、文具盒、装甲车、油罐、鸡蛋、核桃、瓜子、西瓜、锅碗瓢盆等。做试验：按照要求做试验，先把3只瓶盖以三角形摆放在桌面上，将鸡蛋分别立于瓶盖上，再在鸡蛋上盖上另外的三只瓶盖，把硬纸板放在上面，然后轻轻地将凳子压在硬纸板上。提问：为什么鸡蛋能够承受这么大的压力？鸡蛋是壳体结构，受到压力被均匀分散到蛋壳的表面。思考：观察乌龟背壳的结构，想想这种结构给乌龟带来什么好处？乌龟外壳属于壳体结构，它能承受较大的压力，保护身体不受损坏（3）学生讨论：进入工地时总是被要求戴上安全帽，为什么？通常被配备于施工或采矿时工人。用以防护头部，免受坠落的物件伤害。一般用柳条、藤芯或塑料制成。 当作业人员头部受到坠落物的冲击时，利用安全帽帽壳、帽衬在瞬间先将冲击力分解到头盖骨的整个面积上，然后利用安全帽各部位缓冲结构的弹性变形、塑性变形和允许的结构破坏将大部分冲击力吸收，使最后作用到人员头部的冲击力降低到4900N以下，从而起到保护作业人员的头部的作用。安全帽的帽壳材料对安全帽整体抗击性能起重要的作用。 （4）思考：当出现交通事故时，摩托车手的头盔是如何避免外力对头骨的撞击的？摩托车手头盔的某一部位受到一个大的撞击力，由于头盔的壳体结构，使得所受力迅速分布到其表面，形成整个头盔表面均匀受力，而不是某一点受很大的力，这样就起到了保护摩托车手安全的目的。据测算：人的头部一般可以承受450公斤作用的冲击力。安全防护头盔的这几种功能可减少冲击力约1850公斤，因此实际作用于头部的冲击力只有400公斤左右。另外，安全头盔鲜明醒目的色彩，在会车或超车时，还能引起对方驾驶员的注意。可见安全头盔的作用是何等重要。所以我又对同学们说了为了你的生命和家人的幸福，骑摩托车还是戴上头盔再上路吧！（5）给出钢盔的照片以及钢盔的由来，救命炒菜锅与现代军用钢盔的发明。第一次世界大战期间，德法两国杀得难解难分。在争 夺一战略要地时，有一次，德军突然向法军的一个阵地发动了猛烈进攻，顿时，法军阵地被炸得烟雾弥漫，弹片乱飞。在厨房值勤的一名士兵下意识的逃命念头使他于惊惶失措间将一个炒菜锅扣在头上。战争结束后，他成了这个阵地的惟一幸存者奇迹般地活了下来 。后来，法国将军亚德里安来慰问伤员，听到这一消息后饶有兴 趣。问他是怎样脱险的。他说这归功于炒菜的铁锅。将军拿起铁锅看了看，脑海里闪出了头盔的想法。为什么不能为每个士兵都配上这样一口“铁锅”呢？于是，法国工程师根据这位将军的指示，设计出了现代军用钢盔。许多震惊世界的发明从来都是从“偶然”中得来。同学们课后可以查找一下。思考：为什么用很大力气握不碎鸡蛋，但两根手指一捏就碎了呢？先让一个女生下来握鸡蛋握不碎，然后找一个比女生力量更大的男生来握还是握不碎，接下来找一个身材魁梧的男生握一个核桃，他费了九牛二虎之力也没有握碎，换了一个瘦弱的男生一手握两个竟然握碎了！同学们很吃惊，接下来提问为什么?原来鸡蛋的形状是椭圆形的，这种特殊的结构使它能把力量平均分散，用整个手掌捏时，由于手上的力量分散到整个鸡蛋的表面，压强很小，（压强与面积成反比）所以捏不碎。但如果同时两个手指捏鸡蛋，由于接触面小，压力集中在一个点上，鸡蛋自然容易碎。科学家根据并利用这个原理发明了隧道、拱桥、安全帽.大大方便了人们的生活。原来生活中有那么多奇妙的现象都是有科学依据的，只要我们做一个有心人，就会有所收获。我又给学生提出了一个更有趣的问题，既然鸡蛋壳这么坚硬，小鸡是怎么从里面出来的呢？这是很多学生从来没想过的问题，他们于是都七嘴八舌的讨论起来。原来，构成蛋壳的物质和组成水泥、砖块的物质相似。它们都具有很好 的抗压性，即能承受很大的压力，但抗拉性却较差，即经不起较大的拉力。 对此可以做一个简单的实验来加以证明。取半个鸡蛋壳，先让它凸面朝上放在桌子上。取一支削得不太尖的铅笔，在离凸面顶部 15 厘米高处垂直落下，撞在蛋壳顶部，结果 蛋壳毫无被损。然后把蛋壳翻过来，使凹面朝上，放在一只玻璃瓶的瓶口上。 仍用刚才用过的那支铅笔，让它在距蛋壳底部约 10 厘米高处垂直落下，结果 蛋壳被笔尖戳穿了。究其原因，是由于蛋壳的外形弯曲均匀而且对称，能使 蛋壳在某一部分受到的压力均匀地传给其余各部分，并且巧妙地相互“抵 消”。但是，当这个压力是从蛋壳内侧向外施加时，蛋壳各部分所受到的便是拉力了，所以就容易破碎。 学生试验：学生以小组为单位做