高中通用技术 稳固结构的探析3教案 苏教版必修2.docx
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高中通用技术 稳固结构的探析3教案 苏教版必修2.docx
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高中通用技术稳固结构的探析3教案苏教版必修2
2019-2020年高中通用技术稳固结构的探析3教案苏教版必修2
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:
稳固结构的探析
章 节:
第一单元 结构与设计第二节稳固结构的探析
课时:
第1课时
一、教学目标
1.知识与技能目标
(1)让学生了解稳定性的概念。
(2)能通过技术试验探究影响结构稳定性的主要因素。
(3)对简单的结构进行稳定性分析。
2.过程与方法目标
学生通过亲历试验过程得出结论,提高学生的探究能力,掌握分析结构稳定性的方法,提高学生的动手能力,提升学生的技术素养。
3.情感态度和价值观目标
(1)培养学生的发散思维,自主探究、敢于创先、勇于创新的思考习惯,体验探究学习的乐趣。
(2)培养良好的合作与交流的态度。
二、教学重点
⑴ 对结构稳定性的理解。
⑵ 分析影响结构稳定性的主要因素。
三、教学难点
分析影响结构稳定性的形状因素和支撑面的大小因素。
四、教学方法
激趣法、教授、实验、讨论、分析、对比法。
五、设计思想
1.教材分析
本节课是苏教版《技术与设计2》中第一单元“结构与设计”的第二节“稳固结构的探析”的第1课时“结构的稳定性”。
本节课是在第一节“常见的结构认识”的基础上的内容的延伸和深化,这样安排符合学生的认知规律,从浅到深由易到难。
本节内容在“结构和设计”中起到举足轻重的作用,不仅可使学生能对生活中简单的结构进行稳定性分析,而且也为学习后面结构的强度、结构的设计等教学内容奠定基础。
2.设计理念
⑴在教学中为了使学生掌握相关知识,以探究“影响结构稳定的主要因素”为主线展开。
通过实验演示,举例,图片和实物展示激发学生的学习兴趣和创造灵感,以达到应用知识的目的。
⑵教师切实的去创造环境,调动学生的各个方面的能力,如:
表述的能力、思考的能力、发现问题的能力、解决问题的能力、合作学习的能力等。
把课堂还给学生、让学生成为课堂的主体,让学生去说、去想、去做,从推进学生对结构知识的内在联系的认识与体验。
3.教学策略设计
⑴以在风中摇坠的行人图片导入本节课所要学习的内容。
⑵以台风刮倒的树、房子和广告牌图片作为理解结构稳定性定义的视觉补充;
⑶以实物不倒翁、钟摆做展示,再以金字塔、中央电视台新大楼及生活中常见的台灯、风扇、桌椅图片做补充,让学生自己领悟什么是结构的稳定性;
⑷用三个学生探究试验去探究分析影响结构稳定性的几个因素。
如用三个装有不一样多水的矿泉水瓶做结构稳定性与结构重心的关系探究;用装满水的瓶子和空瓶子做试验,但给空瓶C套个底套,比较两种情况下的稳定程度,最终可有力说明结构的稳定性跟结构与地面所形成的支撑面的大小有关;用麻将子垒墙的试验来说探究影响结构稳定性与形状因素的关系。
⑸在明对稳定结构的利用是使用了走钢丝、三角架、金字塔、大坝等实例,说明利用结构的不稳定性来实现相应功能时又使用了简易酒瓶地震仪、翘翘板等实例来配合;
(6)在知识拓展环节使“用嘴吹铁块和木块,看看那块先倒?
”的案例来作为问题的拓展实践活动;
4.学情分析
本课教学对象是乡镇中学高二年级学生。
学生在这之前已学习了“结构的类型”、“结构的受力”的相关内容,对结构的概念和分类有了一定的认识。
学生的生活经验和知识储备为本节课进行影响结构稳定性的因素探究试验奠定了良好的基础。
在教学过程中,注意创设情境,采用激趣法,合理引导,通过典型案例、小试验、多媒体等方法,学生完全能够达到本节内容的学习目标。
六、教学准备
1.教学资源的准备
多媒体教学设备、教学课件、不倒翁1个、绑细绳的砝码1个、矿泉水3瓶、方形薄木板1张、底套1个、木块3块(相同形状)、图钉9个、木制三角形和四边形各1个、麻将子60个、长方体木块和铁块各1个(同大小)。
2.教学课件的准备
收集、拍摄相关图片,制作教学课件。
七、教学过程
1.创设情境,导入新课
(投影“风中摇坠的行人”图片)
从上面的图片中可以看到在大风天气里人们行走并不是件容易的事,人被大风刮得摇摆不定,而停放在路边的自行车更是被刮得东倒西歪。
导入本节课。
2.讲授新课
(1)结构的稳定性
(多媒体播放4幅台风刮倒树、房子和广告牌图片。
)
思考:
同样在台风的破坏下,为什么有一些树、房子或广告牌等被刮倒,而其它的却稳如泰山一点都不受台风影响呢?
导出结构稳定性的概念。
以不倒翁、钟摆结构事例,再播放一段笑话视频,让学生总结出结构稳定性的概念。
多媒体展示一些建筑(如金字塔、中央电视台大观众等)及日常生活中的一些产品设计(如台灯、风扇、桌椅等)图片
【设计目的】让学生感受到在生活的各种设计中,结构的稳定性是必须考虑到的问题。
为下面讲授结构稳定性的概念做铺垫。
(2)影响结构稳定性的因素
【提出问题】:
“既然在我们的结构设计中必须考虑好结构的稳定性,那么影响结构的稳定性的主要因素有那些呢?
我们掌握了影响结构稳定的主要因素才能让我们在结构设计中更好的应用”
以此过渡到对影响结构的稳定性的因素探究学习。
通过试验探究及问题回答方式总结出影响结构稳定的主要因素。
【探究试验1】学生操作体验
在一块薄木板上,有A、B、C三个矿泉水瓶子,A瓶中装满水,B瓶中有半瓶水,C是空瓶,请均匀用力,慢慢抬起木板的一端,看看哪个瓶子最后倒下?
再换瓶子位置重做结果又是怎样?
【探究试验1】问题
问题1:
试验1中那个瓶子先倒,那个后倒?
换位置后结果是不是一样?
为什么会呢?
(师生互动,解答问题)
问题2:
你能从试验1中总结出结构的稳定性与那个因素有关呢?
你的结论是什么?
(师生总结)得出结论1:
结构重心的位置高低影响结构稳定性:
重心越低,稳定性越好;重心越高,稳定性越差。
问题3:
同学们能否举出生活中的案例,来印证这一结论。
(师生互动,解答问题)
问题4:
人站立时稳定,身体倾斜到一定程度的时候会变的不稳定,为什么重心下降了,反而不稳定了呢?
(老师点拨):
结构重心的位置高低影响结构稳定性的结论成立是有条件的,条件是:
结构重心所在点的垂线是否落在结构底面的范围内,落在底面范围内就是稳定的,反之就会不稳定。
(配合图来更清楚说明)
【探究试验2】学生操作体验
在上述试验1中,改为只用装满水的瓶子A和空瓶子C做试验,但给空瓶C套个底套,请均匀用力,慢慢抬起木板的一端,看看哪个瓶子先倒下?
再换瓶子位置重做结果又是怎样?
【探究试验2】问题
问题1:
试验2中那个瓶子先倒,那个后倒?
换位置后结果是不是一样?
为什么会呢?
(师生互动,解答问题)
问题2:
你能从试验2中总结出结构的稳定性与那个因素有关呢?
你的结论是什么?
师生总结得出结论2:
结构与地面接触所形成的支撑面的大小有关,支撑面积越大,结构越稳定。
提醒学生注意:
接触面与支撑面的区别
问题3:
你是如何理解支撑面和接触面的呢?
请你说说图1~3中那个椅子最稳定?
对支撑面而言,说说在图1~3中那个最大那个最小?
(老师点拨):
支撑面和接触面的区别
问题4:
请同学们试一试把本课本直立在课桌上,你是如何才能使课本直立得更稳定呢?
大概指出支撑面范围。
学生体验解答问题
问题5:
通过观察老师操做,说说用三枚大头钉把三个形状、大小和重量相同的方形木块支撑起来,哪种方式把木块支撑得稳固?
为什么?
(师生互动,解答问题)
问题6:
你能举例说明“结构与地面接触所形成的支撑面的大小有关,支撑面积越大,结构越稳定”这个结论在现实生活中的运用
(师生点拨,解答问题)
【探究试验3】学生操作体验
在老师用20个麻将子按不同的方式垒出同样高的三堵墙,请一位同学用手指推墙,看看那堵结构的墙最容易被推倒?
【探究试验3】问题
问题1:
用麻将子垒出的墙那堵最牢固,那堵墙最不牢固?
(师生互动,解答问题)
问题2:
你能从试验3中总结出结构的稳定性与那个因素有关呢?
你的结论是什么?
(师生总结)得出结论3:
结构的稳定性与结构的形状有关。
问题3:
三角形和四边形那个结构最稳定?
你能说出生活中三角型稳定性应用的事例吗?
(师生互动,解答问题)
【设计目的】探究影响结构稳定性的主要因素教学环节,通过试验探究及问题回答方式,在师生的互动中,学生的体验与思考,总结出影响结构稳定的主要因素。
(3)结构稳定性的应用
一方面人们利用稳定的结构抵抗外力、承受负载;
例如:
高空走钢丝要手持长杆,是因为它可以降低和调节人的重心。
照相机的支撑架使用三角架,是因为三角形结构更稳定,金字塔和大坝等固定结构,底座越大越坚实,稳定性越好等。
另一方面人们又利用不稳定的结构实现某些功能:
例如在地震多发地区,人们将酒瓶之类的物体倒置在地上,利用这一不稳定的结构实现感知地震的功能;翘翘板等。
【设计目的】结构稳定的应用环节教学设计,让学生运用所学知识原理来分析生活中常见的结构稳定性现象,达到学以致用目的。
三)小结
提出问题“本节课你学到了什么?
”由学生的回答中做总结。
四)知识拓展迁移
【课外探究1】结构的稳定性除了上述所说的因素有关之外,还和什么因素有关呢?
示范试验:
用嘴吹放置在桌面上同样形状的铁块和木块,看看那块先倒?
(老师点拨,学生课后探究)
【课外探究2】通常情况下,一个物体要有三个支撑点才能稳定,但自行车骑起来时,却只有两个支撑点,为什么不会倒下?
(参见课本第15页)
(老师点拔,学生课后探究)
【设计目的】知识拓展的迁移,激起学生的兴趣和求知欲,培养学生的探究能力。
五)课后作业
(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?
(2)观察学校的篮球架,并思考,篮球架要有较高的稳定性,可采取哪些措施?
八、板书设计
结构与稳定性
(一)结构的稳定性
结构的稳定性是指结构在负载的作用下维持其原有平衡状态的能力。
(二)影响结构稳定性的主要因素
1.重心位置的高低:
(重心越低越稳定,重心越高越不稳定)
2.结构与地面接触所形成的支撑面的大小(越大越稳定,越小越不稳定)
3.结构的形状
(三)结构稳定性的应用
2019-2020年高中通用技术稳固结构的探析4教案苏教版必修2
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:
稳固结构的探析
章 节:
第一单元 结构与设计第二节稳固结构的探析
课时:
第2课时
一、教学目标
1.知识与技能目标
(1)知道结构强度的定义。
(2)懂得影响结构强度的主要因素。
(3)能用所学知识分析解决生活中的简单问题。
2.过程与方法目标
(1)通过实验观察,归结影响结构强度的因素。
(2)根据所给条件,列出相应实验步骤,尝试改进试验条件。
3.情感态度和价值观目标
(1)培养团队的分工协作精神。
(2)激扬学生的爱国情感。
二、教学重点
(1)通过实验、观察,分析、总结出影响结构强度的三个因素。
(2)从结构强度的理论知识到动手实践的能力迁移。
三、教学难点
(1)形状及连接方式与结构强度的关系。
(2)理论知识到实践能力的迁移。
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
本课是技术与设计2的第一单元“结构与设计”的第二节“稳固结构的探析”中的第二课时,主要探究“影响结构强度的主要因素”。
课时内容由“认识结构的强度”和“探究影响结构强度的主要因素”两部分组成。
“认识结构的强度”主要从生活案例出发阐明结构强度的定义。
结构的强度是一个比较笼统的说法,其实“结构的强度”从所受载荷来比较可包括抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗扭强度及抭剪强度。
在长度宽度厚度或直径横截面等相同但材料不同的情况下,结构的各种强度是有很大区别的。
在探究“影响结构强度的主要因素”部分主要是通过“结构的形状”“结构的材料与连接”两方面展开说明的。
探究“影响结构强度的主要因素”是本课的重点,这当中结构形状及连接方式与结构强度的关系是难点。
“结构的稳定性”与“结构的强度”都是结构设计中的重要内容。
只有清楚了“影响结构稳定性的主要因素”与“影响结构强度的主要因素”才能可能进行后段的设计结构,这两部分内容是进行结构设计的基础,所以让学生弄清弄透这两部分内容是关键。
2.设计理念
我们教学中都提倡要把学生作为课堂的主体,发挥学生的学习主体能动性,让学生学会“学”。
本课在设计上就是把学生的学作为前提的,在每一个环节中都由学生以观察或演示或全体动手实践的方式去探究“影响结构强度的主要因素”的。
学生通过真实的环境中去探索总结相关的结论,效果比教师纯粹讲授结论要好得多。
就如花蜜,直接从树上把花摘下来品尝可能也会有一点甜,但要是经过蜜蜂采收酝酿之后再去品尝,感觉自然是完全不一样的。
知识其实也是“花蜜”,采收的方式不一样效果也不一样!
3.教学策略设计
本课的重点放在探究“影响结构强度的主要因素”环节上,但对于“结构强度的定义”的理解是基础,在探究“影响结构强度的主要因素”时应先将结构强度的定义弄清。
所以上课时是用一个拉断绳子的学生演示试验来导入的,一根没有多粗的绳子,但没有人能把它拉断,这在视觉上就足以吸引住学生了!
学生此时必然会有往下追探的欲望,沿着学生的求知欲很自然的进入“结构强度”的定义探讨。
直接给出结构强度的定义后紧接着教师又做折断木板、折弯铁线两简单的演示试验,让学生清楚结构在不同载荷的作用下其强度就会体现出不同的强度,如包含抗拉、抗压、抗弯、抗剪、抗扭强度。
之后又设计了“不同截面形状的构件做成的梁的抗弯强度的探究”和“采用不同连接方式的构架的抗压强度的探究”两个分组探究试验,由学生自行探究得到影响结构强度的两个因素。
通过这样的分组试验不仅可以提升学生的自主探究的能力,同时还可以培养学生的团队合作能力。
在探究了影响结构强度的几个因素之后,又特别设计了一个巩固与拓展的实践活动—搭建与改进茅草房框架,以期使学生的能力得到最大的拓展。
4.学情分析
在此前学生已学过了与结构相关的结构类型、结构的受力情况、结构的稳定性等知识,加上在初中的物理课程中已有相关的知识介绍,学生有较好的知识基础,这些对于探究影响结构强度是有利的。
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、不同截面形状的梁的强度试验套件、构件的不同连接方式的强度试验套具、简易茅草房的框架结构套件、小床模、“工”字形活动架、耳机线、网线、平滑矿泉水瓶等。
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
教学
环节
教师活动
学生活动
设计意图
课
前
准
备
将全班分成6个小组,指定小组长,按组分发试验器材及试验报告单。
准备好茅草房框架材料。
配合分组
节省课内时间
导
入
<请一位同学上台做尼龙绳的抗拉试验>。
引出课题。
观察
通过图片事例引领学生进入课题。
新
课
新
课
新
课
新
课
<投影结构强度的定义>
结构强度:
结构具有的抵抗被外力破坏的能力。
<教师演示折断木板、折弯铁线>
上两节课中我们探讨过结构的受力形式会有多种,如压力、拉力、弯曲力、剪切力、扭转力,在不同形式的力作用下结构所表现出的抵抗能力也不同,所以强度有抗压强度、抗拉强度、抗弯强度、抗剪强度、抗扭强度之分。
上两节课中我们曾探讨过结构的受力形式会有多种,如压力、拉力、弯曲力、扭转力、剪切力,在不同形式的力作用下结构所表现出的抵抗能力也不同。
如铁线的抗拉能力很强,但抗弯能力却不行(用一根铁线做演示试验。
)
1.任何一种结构,都有它特定的强度。
结构的强度都和哪些因素有关呢?
实验验证是最好的说明。
探究一:
长宽厚度相同的纸条与铁片的抗弯强度或抗扭强度是否一样?
(通过上面两种试验对比说明“材料”是影响结构强度一个因素)
4.除此外结构强度还和什么因素有关?
下面就请大家通过其它的试验去研究,并在试验后完成试验报告。
在做试验前后也可同时思考看能否改进试验装置或试验方法。
5.巡察。
6.请各小组长做本组的试验汇报。
7.强调:
分工协作是现代科学研究的重要方式。
一个研究项目往往都可以细分成多个子项目,每个子项目都由不同的人员负责,如此可以大大提高项目的研究效率,减少重复投资,实现资源共享,最终就可以快速达到预期目标。
(举微软开发团队案例)所以今后我们要大力倡导这种研究方式。
8.做四边形结构与三角形结构的侧向抗压强度的对比演示试验。
9.投影脚手架、钢架桥图片。
展示纸柱做成的框架结构。
10.(展示“工”字形活动架,介绍两种常见构件连接方式<铰连接刚连接>的应用)
结构中何时选择铰链接方式或何时选用刚连接方式,得看具体需要来定。
观察
一位同学上台做纸条与铁片的弯曲、扭转试验
转化思维
1~3小组同学做“不同截面形状的构件做成的梁的抗弯强度试验”,尝试改进试验装置或方法,做完该试验后先填写报告单1;
4~6小组同学做“平面桥与拱形桥的强度测验”,尝试改进试验装置或方法,做完该试验后先填写报告单2;
-----------------------------------------------
附:
(两份试验报告单合印在一张纸上)
试验报告1
不同截面形状的构件做成的梁的强度试验
试验目的:
测试不同截面形状的构件做成的梁的强度
试验准备:
剪切长度及宽度相同的厚卡纸条若干,将卡纸条分别折成截面为“一”L”“U”形,每式一根;做一个“井”字形试验支架;弹簧秤一把。
试验过程:
1.分别将不同截面形状的厚卡纸构件放到试验支架上,夹紧一端。
2.用弹簧称分别去钩拉卡纸条,直到卡纸条活动的一端离开支撑板,记录此时弹簧称的读数。
3.将木夹带着纸条翻转180度放置,再用上一步的测量方法测量、记录。
试验记录:
一字形
L形
U形
正放
反放
试验分析:
试验结论:
结构强度与构件的有关。
试验报告2
构件的不同连接方式的强度测验
试验目的:
测试构件的不同连接方式的强度。
试验准备:
取4段长度一致的20cm长的扁铁条,在每段扁铁条的一端开好两个小孔,两段铁条中间用一根方铁棍焊接连接在一起;小螺栓四,螺丝刀一把,书本若干。
试验过程:
1、将所有的扁铁条组合起来形成一个人字形框架,使铁条与铁条的两孔对齐,铁条与铁条相互垂直,在其中的一个孔插入一根螺栓并上紧螺母;将框架立放在桌面,加上书本做负载,而后逐步增加书本,直到将框架压垮。
记录支撑量。
2、重复第一步但插多一根螺栓到另一对齐的孔,即用双螺栓连接两铁条,而后逐步加上书本负载,记录支撑量。
试验记录:
单螺栓连接
双螺栓连接
支撑量
试验分析:
试验结论:
结构强度与构件的有关。
-----------------------------------------------
小组长做汇报。
1~3小组记录4~6小组的试验结论;
4~6小组记录1~3小组的试验结论。
听讲
观察、思考
欣赏
观察、思考、回答
提高感观效果。
对结构强度的认识从感观意识提到理论层次。
培养学生的分工协作能力;同时激发学生的创新意识。
及时指导。
验证结构强度与形状有关
验证结构强度与构件之间的连接方式有关
锻炼胆量与口才。
体现团队的分工协作与成果共享。
分工协作在生产生活与科研中的重要作用。
加深结构形状对结构强度的影响的理解。
了解更多的有关三角形的稳实性在现实生活中的应用
直观的看到两种连接方式的区别—作为连接方式内容的补充,因为在分组试验中没有这样的连接形式。
课
堂
练
习
1。
(投影早期的海南茅草房图片)
在70年代的海南,特别是少数民族聚居的山区市县,人们住的大都是这样的茅草房。
它结构简单,但却结实、耐用。
这种房子是怎样建成的呢?
假设我们通过时光隧道回到了70年代的海南山区,那里有一位名叫小符的农民朋友,他正想建造这样的一间茅草房,需要帮忙,现在正好可以让我们体验一下!
(抽调同学上台操作)
2.请说明你的选材理由。
3.海南是多台风地区,建造的房子要有一定的抗风能力。
你有什么办法使我们建造的茅草房变得更结实?
观察、动手实践
思考、回答
思考、回答、示范操作
在全部的练习与作业题中,都围着海南少数民族代表“小符”的“建草房做木床再造楼房建工厂”一条线展开,目的有三:
一是让学生加深对技术的生活化应用的理解,感悟技术就在身边;二是让学生在参与动手实践的过程中提升理论知识的应用能力;三是让学生更多的了解海南,从一个侧面感受国家改革开放的成就,从而提升以祖国为荣的爱国情感。
拓
展
练
习
1.房子建好了,想入住,少不了一张床,于是小符自己动手造了一张木床,可是这样的床结实吗?
(展示床模型)
2.<有奖问题>
随着我国改革开放的不断深入,海南人民的生活水平也在不断的提高。
小符把旧茅草房拆了,盖上了一幢二层框架结构的楼房。
(投影海南新农村图片)请问你知道一般楼房的混凝土梁选用什么材料建造?
为什么要如此搭配?
(投影)
请举一个类似的利用多种材料搭配组成特殊强度结构的例子。
(如学生提到耳机线、网线,教师则顺势展示耳机线、网线以应和,如提到它则在发完奖品后补充展示。
)
观察、思考、回答
思考、抢答
理论知识的应用
补充感性实例
课
外
作
业
1.为了充分利用山区的优质水资源,盖了楼房之后,小符又与他人合作创办了一家矿泉水加工厂,并请人设计了一款矿泉水瓶。
(展示矿泉水瓶)其实这款瓶子的强度不够,手拿很易变形。
请你来帮忙改进这款瓶子。
观察
综合考虑多种因素,利用课外时间完成。
巩固与升华理论知识
结
束
投影结构强度的定义及其影响因素
重温
教师勿需过多的解释即可将全堂课的知识点一目了然。
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