《不同截面形状构件的强度测试》说课稿全国实验说课大赛获奖案例.docx
- 文档编号:1835806
- 上传时间:2022-10-24
- 格式:DOCX
- 页数:8
- 大小:499.92KB
《不同截面形状构件的强度测试》说课稿全国实验说课大赛获奖案例.docx
《《不同截面形状构件的强度测试》说课稿全国实验说课大赛获奖案例.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《《不同截面形状构件的强度测试》说课稿全国实验说课大赛获奖案例.docx(8页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
《不同截面形状构件的强度测试》说课稿全国实验说课大赛获奖案例
《不同截面形状构件的强度测试》说课稿
一、 使用教材
“测试不同截面形状的构件的悬梁强度”是江苏教育出版社出版的普通高中课程标准实验教科书-通用技术-必修2《技术与设计2》第一单元——结构与设计第二节“稳固结构探析”中“结构强度”内容中的一个实验。
在前一节学生对结构已经有了一定的认识,这一节重点来探究影响结构强度的因素,通过实验,加深学生对于结构强度与构件的截面形状有密切关系的认识。
二、 实验器材
测试支架、待测构件、反射镜、带有激光笔的可移动的反射镜、砝码、带有移动标尺的白屏。
图1:
实验原理及装置图片
三、 原教材实验内容
教材中安排的“比较不同截面形状的悬梁的强度测试”小实验,教材实验的实验目的是测试不同截面形状的构件做成的悬梁的强度,悬梁使用纸筒制作,一端用来挂重物,一端用来固定。
实验的步骤主要有两步,第一步是剪贴周长相同,截面分别为三角形、圆形、正方形纸筒各一个,分别将不同形状的纸筒的一端固定在桌子上;第二步在三个纸筒的顶端,分别悬挂相同质量的重物,并依次不断加相同质量的重物,观察三个纸筒的形变,对比其强度。
教材实验如图所示:
图2:
课本实验演示
四、 实验改进及创新
我对原实验的两个方面进行了改进。
一是以用3D打印技术设计并制作悬梁,减少误差;二是利用光杠杆的原理将实验结果放大,将形变量量化,使实验结果更加的科学和清晰。
(一)使用3D打印技术解决悬梁误差问题
在原实验使用纸质材料在折叠过程中,很容易出现不均匀、不标准的问题,在使用胶水或者胶棒粘结的过程中,又会出现强度不一致的情况,解决悬梁误差问题,我想到了3D打印技术,它可以提前在电脑中利用三维设计软件,精确尺寸,设计出需要的截面形状(图4),并且打印出来,这样既可以保证周长完全相等,又避免了连接,保证了材料的均匀和一致,比折叠要容易的多,并且误差小,做到了保证实验结论准确的第一步。
利用3D打印技术设计并制作不同形状的悬梁,相对于课本上的纸筒构件,更加可行和标准。
图3:
三个悬梁
(二) 利用光杠杆原理,放大实验现象
在教材实验中,学生是通过肉眼来直接观察构件的形变量,判断其强度,为了使实验现象更加明显我想到了物理上光杠杆原理(如图5),将微小形变进行放大。
利用激光束,通过反射镜的两次反射,将激光束的位置变化放大(图6),所以将这样一个原理迁移到本实验中,在不破坏悬梁的情况下,将实验现象放大。
利用光杠杆原理,借助于平面镜的反射,将悬梁的微小形变放大,使学生很容易观察到变化,并且采用数据说明,学生可以更准确地判断出哪种形状强度更好。
图4:
利用光杠杆原理进行桌面的微小形状放大示意图
图5:
实验装置利用光杠杆原理
在支撑架上安装激光笔,在三个悬梁及支撑架上安装镜子,进行两次反射。
首先在大屏上记录三个激光束的位置。
然后分别在三个悬梁上挂上相同的重物,移动激光笔,记录挂重物之后激光束的位置,比较前后两次激光束位置的变化,判断哪个悬梁的形变量最小,从而判断哪种截面形状悬梁的强度最好。
(如图7)
图6:
实验装置示意图
通过这样两个设计使实验的现象更加明显,实验结论更加准确,实验过程可重复操作。
基于以上两点,我设计与制作了此“构件强度测试仪”。
五、 实验教学目标
1.通过实验,加深学生对于结构的强度与材料的形状有密切的关系的认识。
2.测试用不同截面形状的构件做成的悬梁的强度,帮助学生更直观地了解截面形状是结构强度的影响因素。
六、 实验教学内容
通过教具演示,分析不同截面形状的构建做成的悬梁的强度,探究截面形状对于结构强度的影响。
七、 实验教学过程
1. 将测试仪的底座用两个金属夹固定在桌面上。
2. 将周长相同的三个不同截面形状的构件,三角形、圆形和正方形,三个待测柱安装到测试架上。
图7:
安装待测支柱
3. 在三个待测构件上,分别安装反射镜,反射镜底座距构件固定端为13.5厘米,此位置也是后面三个构件测试时挂重物的位置。
图8:
安装反射镜
4. 将带激光笔的可移动反射镜安装在测试架上。
图9:
安装带有激光笔的可移动的反射镜
5. 将带有移动标尺的白屏,安装在屏幕支架上。
图10:
安装白屏
6. 接下来,分别对截面形状为三角形、圆形和正方形三个构件进行强度测试。
图11:
对构件进行强度测试
首先,打开激光笔,使其照射到截面为三角形构件的反射镜上,经此反射镜再反射到带激光笔的移动反射镜上,再反射到白屏上。
此时,在白屏上,我们看到一个激光点,这个点是三角形构件未挂重物测试前的初始位置,运用移动标尺测出其初始位置,读数为:
14.5cm,接下来,我们将450g的砝码悬挂到我们先前标定的13.5厘米处,此时我们看到光点发生了移动,读数为:
11.2cm,此时光点和刚才光点位置的差值为2.3cm:
这就是该构件形变后将光杠杆放大后显示出来的形变距离。
同理,将激光照射的截面为圆形构件的反射镜上,经此反射镜再反射到带激光笔的移动反射镜上,再反射到白屏上。
此时,在白屏上,我们看到一个激光点,这个点是圆形构件未挂重物测试前的初始位置,运用移动标尺测出其初始位置,读数为:
13.1cm,接下来,我们将450g的砝码悬挂到我们先前标定的13.5厘米处,此时我们看到光点发生了移动,读数为:
11.5cm,此时光点和刚才光点位置的差值为1.6cm:
这就是该构件形变后将光杠杆放大后显示出来的形变距离。
同理,将激光照射的截面为方形构件的反射镜上,经此反射镜再反射到带激光笔的移动反射镜上,再反射到白屏上。
此时,在白屏上,我们看到一个激光点,这个点是正方形构件未挂重物测试前的初始位置,运用移动标尺测出其初始位置,读数为:
10.9cm,接下来,我们将450g的砝码悬挂到我们先前标定的13.5厘米处,此时我们看到光点发生了移动,读数为:
9cm,此时光点和刚才光点位置的差值为1.9cm:
这就是该构件形变后将光杠杆放大后显示出来的形变距离。
图12:
实验数据记录
7.填写实验记录,总结实验结论。
三角形
圆形
正方形
放砝码前激光束位置
14.5cm
13.1cm
10.9cm
放砝码后激光束位置
11.2cm
11.5cm
9cm
激光束移动数值比较
2.3cm
1.6cm
1.9cm
表1:
实验数据
改变砝码的重量,重复步骤6,得到如下两组数据:
三角形
圆形
正方形
放砝码前激光束位置
11cm
10.0cm
12.5cm
放砝码后激光束位置
9.5cm
8.5cm
10.5cm
激光束移动数值比较
3.5cm
1.5cm
2cm
表2:
实验数据
三角形
圆形
正方形
放砝码前激光束位置
11.7cm
7.2cm
8.7cm
放砝码后激光束位置
6.7cm
5.4cm
6.4cm
激光束移动数值比较
5cm
1.8cm
2.3cm
表3:
实验数据
结论:
通过几次反复测量,比较可知,在同等重物拉力强度测试下,圆形的形变量最小,其次是方形,形变量最大的是三角形,也就是说在同等周长的情况下,圆形构件的强度最好,三角形构件的强度最弱。
八、 实验效果评价
1.通用技术是一门立足实践,注重创造的学科,技术实验对于培养学生的技术素养、创新精神和实践能力有着不可替代的作用。
通过本次实验活动,不仅帮助学生了解了几种截面形状对于结构强度的影响,同时培养了学生的创新精神,提高了其探究能力。
2.该实验与教材中的原实验相比,测试的结果更为准确,实验现象更加明显。
3.该实验仪器可突破材料和形状的限制性,无论是纸筒还是3D打印的构件还是铁质等其它材料的构件,都可以直接安装到测试架中直接进行实验,实验的探究效率得到有效的提高;从形状上来看,教材中提高的U形、工字形等我们也可以利用同样的原理来进行测试。
4.利用3D打印技术,将实验装置进行优化,实验内容进行拓展,激发学生进一步的探究意识,对于结构的截面形状对结构强度的影响有一个更深地理解。
5.学生亲身体验不同构件的实验过程,对于加深学生结构与功能关系的了解,简单的结构设计做铺垫,同时聚焦学科素养,提高学生的创新设计和物化能力。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 不同截面形状构件的强度测试 不同 截面 形状 构件 强度 测试 说课稿 全国 实验 大赛 获奖 案例
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)