福建省高二通用技术 第二节 典型结构案例分析-结构是怎样受力的教案

用心 爱心 专心1 普通高中通用普通高中通用 技术与设计技术与设计 2 2 地质版第一章地质版第一章 结构与设计结构与设计 第二节第二节 典型结构案例分析典型结构案例分析 结构是怎样受力的结构是怎样受力的 第一课时第一课时 探究典型结构的受力与变形探究典型结构的受力与变形 一 教材分析一 教材分析 本节的内容是在结构的概念 结构的功能和分类之后的一节内容 本节教 材内容计划教学时间 2 课时 第一课时主要探究典型结构的受力与变形之单 杠结构分析 第二课时主要探究典型结构的受力与变形之棚室屋架结构分析 学生只有学习了这两课时后才能够理解后边的棚室屋架结构及第三小节强 度与稳定性的概念 本节课主要是进行第一课时的教学内容学习 第一课时的主要内容是 A 了解不同的结构具有不同的功能 能承受不同的力 抵抗不同的变形 B 单杠 的结构和在使用中的受力及形变分析 C 梁的受力特点 D 知道在实际的建 筑物中梁结构的应用 二 学生分析二 学生分析 经过第一节内容的学习后 同学们了解了结构的概念 结构的功能和分类 等基础知识 另外 学生在物理课中已学习了有关力学的知识 对物体的受力 分析有了一定的基础 但是由于受力分析是物理课教学中的难点 多数学生在 受力分析中还是有困难的 所以在教学中还要利用视频演示 用游戏 用实验 等多方面的信息来辅助学生学习并掌握本节课内容 分析说明杠体的受力 立 柱及拉杆的受力情况 梁的受力情况及建筑物中梁结构的应用等 三 教学目标三 教学目标 1 知识与技能 1 了解不同的结构具有不同的功能 能承受不同的力 抵抗不同的 变形 2 掌握单杠中拉杆的数量不同 拉杆的位置不同对单杠这个整体结 构的影响 3 掌握杠体的受力和形变特点 4 了解梁的受力特点 5 知道在实际的建筑物中梁结构的应用 2 过程与方法 采用讲授教学法 游戏法 实验法 案例分析法 提问法 并将课堂教学 急待解决疑难问题 让学生共同讨论 分析 交流互动等教学形式交叉和渗透 灵活运用 并始终贯穿于整个课堂教学当中 运用多媒体教学设备 将与教学 相关的视频图片展示给学生 从而让学生尽快达成感性的共识 3 情感态度价值观 通过学习 联系生活 能具体问题 具体分析 通过游戏和实验培养学生 的观察能力 体验学习乐趣 四 教学重点 难点四 教学重点 难点 1 重点 1 掌握单杠中拉杆的数量不同 拉杆的位置不同对单杠这个整 用心 爱心 专心2 体结构的影响 2 掌握杠体的受力和形变特点 2 难点 1 掌握杠体的受力和形变特点 2 了解梁的受力情况分析 五 教学安排五 教学安排 1 课时 六 教学流程六 教学流程 简单纸桥实验导入新课 投影体操运动员在单杠上运动的视频 单杠中拉 杆的发现与学习 通过掰手腕游戏进行拉杆的学习 通过链球实验进行单杠中 杠体的受力与变形分析的学习 通过折树枝及弄弯书本实验对梁的受力分析进 行学习 建筑物中梁结构的应用 教师总结 布置动手实践作业 七 教学过程七 教学过程设计设计 1 首先进行一个小实验 简单纸桥实验 通过实验引入 不同的结构 具 有不同的功能 能承受不同的力 抵抗不同的变形 结构如何承受力 如何抵 抗住变形呢 这节课将主要从单杠这个结构来做典型结构受力分析 2 播放体操运动员在单杠上运动的视频 讲解 看 思考 3 单杠中拉杆的发现与学习 展示体操比赛上单杠及公园上单杠图片 对比两者之间的区别 引入对单杠中拉杆的发现与学习 4 学习单杠中构件 拉杆的位置及数量对单杠这个整体结构的影响 进行掰手腕游戏 不比力量 比结构 比智谋 掰手腕时 立在桌子上 的手好比单杠中的主柱 学生努力思考另一只手如何扮演拉杆 如何让自己的 拉杆更稳定从而在比赛中胜出 来体验学习这部分知识 5 单杠的受力与变形分析 进行甩球实验 及图片展示相关内容 学生通过实验及图片迅速掌握这部 分知识 6 梁的受力分析 从体操运动员在单杠上的运动引出梁的受力分析 用 折树枝及弄弯书本实验进行这部分的学习 7 小结 8 布置动手实践作业 八 教学过程八 教学过程 教学 环节 教师活动学生活动 设计 意图 一 一 温故知新温故知新 创设情境创设情境 5 5 分钟分钟 纸桥 实验学习 复习上节课学习过结构的几种类型及特点 一起来做设计 用一张纸做桥梁 河面的宽度为 15CM 如何只用一张 纸让你设计的桥梁能承受最大的重量 学生现场动手实践 得出下面几种桥梁的不同方式 观察及 参与纸桥实 验 并从简 单的试验中 得出 纸 张的结构不 同 具有的 功能 承受 力也不同 回 忆学习 过的知 识 及 用一个 简单的 试验来 引入新 课 打 用心 爱心 专心3 不同 结构具有 不同功能 承受不 同的力 抵抗不同 变形 总结得出结论 总结得出结论 图图 1 1 平的纸抗弯能力差 故只能承受较少的重量 图图 2 2 弯曲的纸的抗压能力较好 故能承受较重的物 品 图图 3 3 两边被压住的纸的抗拉能力良好 故能承受较 重的物品 图图 4 4 减少河面宽度也能增加物体的承受力 通过这个结论我们又可以总结归纳得出结论 结论 不同的结构 具有不同的功能 能承受不同的力 抵不同的结构 具有不同的功能 能承受不同的力 抵 抗不同的变形 结构如何承受力 如何抵抗住变形呢 这抗不同的变形 结构如何承受力 如何抵抗住变形呢 这 节课我们将主要从单杠这个结构来做典型结构受力分析 节课我们将主要从单杠这个结构来做典型结构受力分析 得出书 中结论 不同的 结构 具有 不同的功能 能承受不 同的力 抵 抗不同的变 形 破学生 对 结 构受力 的陌 生感 可以引 起学生 的兴趣 激发 学生学 习的积 极性 二 二 新鲜血液新鲜血液 3232 分钟分钟 单杠视频 对比各种 单杠图片 播放体操运动员在单杠上运动的视频 体操运动员要求在单杠上做很多极限运动 对单杠施 加的力很大 我们学校是否也有单杠 城市也有很多小公 园也有单杠 那么想象一下 如果让这些体操运动员们 在学校 公园的单杠上做这些动作 安全吗 为什么 给学生展示运动会上的单杠图片和学校及公园上单杠 的图片 引导学生观察 对比这两种单杠存在哪些差异 讨论与回 答 不安全 因为地上 的沙子草坪 不够软 因为结 构不同 再次讨 论 部分同 学得出 学校 城 市的单杠上 没有拉杆 通 过视频 让学 生对单 杠运动 有个感 性的认 识 结 合现实 生活 通过对 比让学 生很容 易习得 这部分 内容 1 3 2 4 用心 爱心 专心4 学生的答案有很多 通过引导让学生得出这样的结论结论 学校及公园的这些单杠少了拉杆 不够稳固 如果做这些学校及公园的这些单杠少了拉杆 不够稳固 如果做这些 动作时有可能会使整个单杠倒下来 动作时有可能会使整个单杠倒下来 好 部分同学已经发现学校及公园这些非专业的单杠 上没有拉杆 那么什么是拉杆呢 拉杆的作用是什么呢 单杠结构示意图 1 杠体 2 主柱 3 4 5 6 拉杆 我们都知道长方形 四边形 圆形 各种图形中三角三角 形形是最稳定的 通过引导学生 由学生来尝试得出这样的结论通过引导学生 由学生来尝试得出这样的结论 拉杆与主柱 地面形成三角形 三角形结构比较稳定拉杆与主柱 地面形成三角形 三角形结构比较稳定 不容易倒下来 通过这几个三角形 使得单杠更加稳定 不容易倒下来 通过这几个三角形 使得单杠更加稳定 当运动员在上面做运动时 单杠不会倒下来 当运动员在上面做运动时 单杠不会倒下来 学生通 过图片来认 识什么是拉 杆 学生回 答 三角形 结构比较稳 定 不容易 倒下来 通 过这几个三 角形 使得 单杠更加稳 定 当运动 员在上面做 运动时 单 杠不会倒下 学 生从疑 问中思 考 什 么是拉 杆 拉 杆的作 用是什 么得出 结论 拉杆如何 对单杠这 个整体产 生作用的 单杠中拉 杆的数量 不同 拉 杆的位置 不同对单 杠这个整 体结构的 部分同学可能有发现这样一个问题 国家比赛场上的 这个单杠与书中的单杠好像也不一样 那么现在我们来找 一找不一样在哪里 结论 拉杆的数量不同 拉杆的位置不一样 结论 拉杆的数量不同 拉杆的位置不一样 好 下面我们通过一个小小的掰手腕游戏来强化学习 下 拉杆的数量不同 拉杆的位置不一样 如何影响单杠 这个结构的稳定性呢 游戏规则 今天我们不比力量 比结构 比智谋 学生思 考回答 拉杆的 数量不同 拉杆的位置 也不一样 学生做 掰手腕游戏 学 生通过 游戏 用自己 的亲身 经历来 得出结 论 学 生参与 的积极 性高 同时也 容易习 得这部 用心 爱心 专心5 影响 掰手腕时 立在桌子上的手好比单杠中的主柱 现在 大家想一下 如何让自己在比赛中胜出呢 如何让自己的 手处于不倒之地 即使自己是力量比较弱的一方呢 得出结论 以下这几种方式能赢力量比自己强的对得出结论 以下这几种方式能赢力量比自己强的对 手 手 1 利用力矩原理 拉杆离地面越远 单杠越稳定 2 利用数量来胜出 力量少就多加只手 就好比单 杠中的拉杆数量 越多越稳定 学生通 过游戏得出 几种弱胜强 的绝招 分内容 杠体的受 力 变形 分析 我们知道了单杠中的杠体 主柱 拉杆这些构件为什 么要如此排列 下面我们来学习下杠体的受力分析 运动员在杠体上运动时 就好比我们拿着个小球甩 给学生看甩球实验 请部分同学参与甩球实验 让学 生在观察与参与过程中习得向心力 离心力 杠体的受力 与变形 得出结论 运动员在杠体上转动 其侧视图与甩球类得出结论 运动员在杠体上转动 其侧视图与甩球类 似 杠体相当于固定点 人相当于小球 似 杠体相当于固定点 人相当于小球 所以 任意时刻 人对杠体的作用力方向都是指向人所以 任意时刻 人对杠体的作用力方向都是指向人 学生观 察实验 部 分同学参与 实验 得出 结论 学生思 考回答与老 师一起得出 通 过很简 单的甩 球实验 让学 生习得 向心力 离心 力 杠 体的受 力与变 形 总 结得出 结论 用心 爱心 专心6 重心所处的瞬间位置 重心所处的瞬间位置 进而我们把这个结论细化为以下两个结论 进而我们把这个结论细化为以下两个结论 结论一 结论一 杠体总是朝着人体所在的瞬间位置的方向上发生弯曲杠体总是朝着人体所在的瞬间位置的方向上发生弯曲 杠体和立柱的上端相连 人的作用力通过杠体作用于 立柱 将可能发生弯曲变形 请问有什么方法可以抵消这 种弯曲变形呢 立柱埋深一点 用一个力从反方向拉如拉杆 都可以 帮助立柱抵抗变形 结论二 结论二 任意时刻 对于立柱 由人运动所产生的弯矩任意时刻 对于立柱 由人运动所产生的弯矩 M M 都 都 有一个由立柱埋在地下部分和拉杆共同产生的反弯矩有一个由立柱埋在地下部分和拉杆共同产生的反弯矩 M M 来来 平衡 以保持单杠整体的稳定 平衡 以保持单杠整体的稳定 这个大结论 及大结论 下的两个细 化结论 梁的定义 好 现在我们回忆下我们以前学过的梁的定义 定义 当杆件受到与纵轴线相垂直的外力作用时 杆件产生当杆件受到与纵轴线相垂直的外力作用时 杆件产生 的变形为弯曲 发生弯曲变形的构件 称为的变形为弯曲 发生弯曲变形的构件 称为梁 梁 通过这个定义 我们能否得出单杠上的这个杆体也是 一种梁呢 结论 单杠是结论 单杠是梁梁 下面我们来分析一下梁在受力弯曲时 与力相垂直的 上下两表面受力情况 学生回答 当杆件受到 与纵轴线相 垂直的外力 作用时 杆 件产生的变 形为弯曲 发生弯曲变 形的构件 称为梁 单杠是梁 弯曲书本 实验 我们把书本的两边架起来 书本是不是也是一种梁呢 结论 是 结论 是 现在大家一起来做一个实验 把你们的书本合起来 如下图这样 学生思 考回答 是 梁 学生做 弯曲书本实 验 通 过一个 无法完 成的实 验 提 升学生 的学习 兴趣 增强对 学生好 奇心的 激发 为 什么会 用心 爱心 专心7 梁的受力 分析 大家有没有发现这样一个问题 图中右边书本边缘变 长了 我们来说下实验要求 把书本右边缘的这个面用手固定住 不让它变形 再 把书本弯曲折起来 要求书本的这整个侧面都不能产生变 形 如下图这种方式 学生通过实验得出这样的结论 学生通过实验得出这样的结论 如上图所示 这个实验几乎是不可能的 不让书的边这个实验几乎是不可能的 不让书的边 缘发生变形 中间的某个位置也总是会发生变形 缘发生变形 中间的某个位置也总是会发生变形 为什么会有这样的结论呢 是因为我们技巧不够呢 还是有别的原因呢 我们来做一下梁的受力分析 得得出结论 出结论 1 1 如单杠 平衡木 桥等都是梁的一种类型 如单杠 平衡木 桥等都是梁的一种类型 2 2 梁的上部受压力 材料被挤压 下部受张力 材 梁的上部受压力 材料被挤压 下部受张力 材 料被拉伸 料被拉伸 学生通 过实验发现 实验无法完 成 有这样 的结果 呢 引 发学生 思考 进而掌 握这部 分知识 每 位学生 手上都 有书本 该实 验素材 是现成 的 很 适合在 课堂上 做 让 学生在 动手动 脑中学 会梁的 上下两 表面受 力不同 折树枝实 验 利用这个实验原理我们再来观察一个折树枝的实验 把树枝当作梁用手拿着 再用力把树枝折起来 如上 图所示 大家发现什么问题 由学生发现得出结论 结论 树枝的下表面先出现断裂然后才断开 树枝的下表面先出现断裂然后才断开 学生观 察发现 树枝的 下表面先出 现断裂然后 才断开 学生思 考回答 下表面 受到的是拉 引 发学生 思考 让 学生在 思考中 来发现 问题的 用心 爱心 专心8 为什么会得出这样的结论呢 结论原因 结论原因 因为下表面受到的是拉力 木材不耐拉 就出现断裂因为下表面受到的是拉力 木材不耐拉 就出现断裂 了 了 力 树枝不 耐拉 就出 现断裂了 答案所 在 实际的建 筑物中梁 结构的应 用 抬头看我们的教室 大家看到什么 答 天花板 那么如果天花板像这个树枝一样出现断裂 后果会怎 样 答 很危险 我们刚刚通过学习知道梁的上下两表面受力情况不同 梁的上部受压力 材料被挤压 下部受张力 材料被拉 伸 所以建筑师在建筑屋顶梁时 在材料的选择上是否要 加与区别呢 引导学生讨论并得出结论 引导学生讨论并得出结论 1 1 屋顶梁的上表面为了要抵抗挤压变形 要多用些 屋顶梁的上表面为了要抵抗挤压变形 要多用些 耐压的小石子 耐压的小石子 2 2 屋顶梁的下表面为了要抵抗拉伸变形 要多用些 屋顶梁的下表面为了要抵抗拉伸变形 要多用些 耐拉的钢筋 耐拉的钢筋 学生回答 天花板 学生回答 房子会 倒 很危险 学生讨 论 回答 上表面 多用些耐压 的小石子 下表面多用 些耐拉的钢 筋 把 梁的受 力变形 应用到 现实生 活的建 筑中来 使得 学生学 有所用 三 小结三 小结 6 6 分钟分钟 1 通过简单纸桥实验学习不同的结构具有不同的功 能 能承受不同的力 抵抗不同的变形 2 通过单杠视频及掰手腕游戏使学生掌握单杠中拉 杆的数量不同 拉杆的位置不同对单杠这个整体结构的影 响 3 通过甩球实验使学生掌握杠杆受力和变形特点 4 通过折树枝及弯曲书本实验使我们了解梁的受力 特点 5 知道在实际的建筑物中梁结构的应用 课 后小结 让学生 对本节 所学的 知识有 个体系 的认识 四 作业四 作业 2 2 分钟分钟 我们一起来做设