第一单元结构与设计一常见结构的认识教学设计[5篇范文]

第一篇：第一单元结构与设计一常见结构的认识教学设计

第一单元：结构与设计

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。

第二篇：《常见结构的认识》教学设计

通用技术《技术与设计2》

第一节 常见结构的认识

一、教学内容分析

本课时使用的是苏教版教材，是《技术与设计2》第一单元“结构与设计”的第一节的第一课时。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。本节内容通过观看视频、图片等方式，对自然界中形形色色的结构进行分析和研究,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”。要让学生知道结构与设计的重要性，知道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。从认识常见的结构开始，通过学生熟悉的事例，主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，并通过受力情况讲解结构的分类。虽然没有条件让学生进行压力试验，但是生活中的一些实例也可以强化学生对不同类型结构特点的理解。本节内容不要求学生作进一步的结构受力分析，也不要求画结构的受力图。

二、教学对象分析

学生已经学过高中物理的一些力学课程，应该对本章结构问题的学习有一定力学基础。高中学生对身边存在结构有一定的了解，对结构的功能和分类也有一定的基础，但是不能准确把握结构的定义。此外，学生不能准确地区分三类结构类型，特别是壳体结构的特点。

三、教学目标

1、知识与技能：

（1）学生能说出结构的含义；

（2）学生知道组成结构的构件的五种基本受力形式；（3）学生会判断生活中物体的结构类型。

2、过程与方法：

通过案例分析引导学生从力学的角度上理解结构的涵义和一般分类，能对生活中的结构进行简单的分类。

3、情感态度和价值观：

让学生养成注意观察身边事物的良好习惯，激发探索大自然及人类社会中存在的形态各异的结构的兴趣。结合学生生活中的事例来认识有关事物结构的研究对科技创新的影响。

四、教学重难点

重点：结构与力；结构的类型

难点：从力学的角度理解结构的涵义，理解不同结构类型在生产生活中的应用。通用技术《技术与设计2》

五、教学策略

（一）教法

在教学过程中，采用讲授法、案例分析、多媒体展示、马上行动和课堂提问，让学生共同讨论、分析、交流互动，多种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。及时让学生自主总结和归纳。

（二）学法

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，获得不同的体验，从而引导学生养成自主探究的习惯。

六、教学过程

（一）了解结构

结构普遍存在于自然界和人类创造的各种物体中。

请学生欣赏几种自然界的经典结构。（图片展示蜂巢、贝壳、蜘蛛网、蚁巢等，还有文字说明）

师：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。

展示图片：蜂巢——仿生蜂巢轮胎，苍耳子——尼龙搭扣 【课堂讨论】

生产生活中还有哪些产品的结构是受到自然界事物结构的启发而产生的？ 请学生再欣赏我们先人创造的经典结构。展示图片：长城，应县木塔，赵州桥 【课堂讨论】

展示的这些结构有什么特点？

总结：这些结构都具有一定的形状，都需要承受外力的作用，在一定范围内都具有抵御引起形状和大小改变的力。

这就是结构的含义 引出从力学角度结构的含义：

（二）结构与力

从力学角度来说，结构是指可承受一定应力的物体形态，它可以抵抗能引起形状和大小改变的力。

一个较复杂的结构由许多不同的部分组成，这种组成部分通常称为构件 展示自行车车轮的构件：

自行车的车轮由辐条、轮胎、车圈、气门等构件组成。

师：当自行车载重过多时，车胎容易爆裂。从力学上来说，车胎爆裂的原因是车胎这个构件所受压力过大，即结构的构件会受到压力的作用。

问题：结构的构件除了压力，构件还会受到哪些力的作用？ 通用技术《技术与设计2》

构件的基本受力形式

分别介绍五种受力形式的特点：（通过图片展示进行案例分析）

1、拉力：

2、压力：

3、扭曲力：

4、弯曲力：

5、剪切力：

【马上行动】师生一起完成连线题 思考：

1、秋千的吊索，主要承受

2、桥梁的桥墩，主要承受

3、汽车方向盘的轴，主要承受

4、吊扇旋转，吊杆主要受

5．在奥运会体操比赛的时候，运动员在单杠上做大回环姿势时，会使杠体产生（）变形。

【探究活动】比较不同形状的纸板承受压力的大小 总结： 结构不同对力的抵御效果也不同。

（三）结构的类型

根据物体的结构形态在受力时承受和传递力的方式差别，通常将结构分为： 展示图片：长城——实心球——埃及法老像

1、实体结构：结构体本身是实心的结构。

特点：坚固、耐压抗撞击

缺点：耗材多、自重大

展示图片：埃菲尔铁塔、鸟巢——建筑框架——课桌椅

2、框架结构：通常是指结构体由细长的构件（梁、柱、杆、管„„）组成的结构。

特点：结构稳定、抗压抗拉 缺点：构件损害对整体有严重影响

展示图片：龟壳——拜占庭式建筑圆顶——蒙古包、帐篷

3、壳体结构：通常是指层状曲面的结构。特点：空间大、抗上压、受力均匀 缺点：制作难度大

师：三种结构各有优缺点，设计结构时要扬长避短。在生产和生活实际中，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的。【马上行动】指出表内所列物体的结构类型 通用技术《技术与设计2》

【活动】20张相同扑克牌（扑克牌不能折）进行搭建一个结构，搭建完成保持10秒稳定，挑战一下最大高度。

师：好多学生用三角形结构，三角形这个形状稳定性好，强度也大，稳定性和强度是我们下节课要探究的结构的性质。

（四）课堂小结

1、结构是指可承受一定力的架构形态。结构构件的基本受力有拉力、压力、剪切力、扭转力和弯曲力。

2、结构类型主要有：实体结构、框架结构和壳体结构。现实生活中的结构更多的是若干结构类型的组合。

教学反思

本节内容的学习，一定要切合学生的生活经验，这样才能引起学生的共鸣，活跃课堂气氛，才能激发学生的学习热情和对后面学习内容的兴趣。比如蜂巢和贝壳结构等案例，得出事物的结构是人类思维的源泉。引导学生注意结构有形态和承受力。本节课主要通过图片等资料边看边分析让学生对结构有一定的认识，通过问题分析让学生从力学的角度理解结构的概念，掌握结构的基本受力形式以及对不同类型的结构特点的理解。

第三篇：常见结构的认识教学设计

一常见结构的认识教学设计 奉化市教师进修学校 黄育稼

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。

第四篇：《常见结构的认识》教学设计

通用技术《技术与设计2》

第一节 常见结构的认识

一、教学内容分析

本课时使用的是苏教版教材，是《技术与设计2》第一单元“结构与设计”的第一节的第一课时。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。本节内容通过观看视频、图片等方式，对自然界中形形色色的结构进行分析和研究,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”。要让学生知道结构与设计的重要性，知道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。从认识常见的结构开始，通过学生熟悉的事例，主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，并通过受力情况讲解结构的分类。虽然没有条件让学生进行压力试验，但是生活中的一些实例也可以强化学生对不同类型结构特点的理解。本节内容不要求学生作进一步的结构受力分析，也不要求画结构的受力图。

二、教学对象分析

学生已经学过高中物理的一些力学课程，应该对本章结构问题的学习有一定力学基础。高中学生对身边存在结构有一定的了解，对结构的功能和分类也有一定的基础，但是不能准确把握结构的定义。此外，学生不能准确地区分三类结构类型，特别是壳体结构的特点。

三、教学目标

1、知识与技能：

（1）学生能说出结构的含义；

（2）学生知道组成结构的构件的五种基本受力形式；（3）学生会判断生活中物体的结构类型。

2、过程与方法：

通过案例分析引导学生从力学的角度上理解结构的涵义和一般分类，能对生活中的结构进行简单的分类。

3、情感态度和价值观：

让学生养成注意观察身边事物的良好习惯，激发探索大自然及人类社会中存在的形态各异的结构的兴趣。结合学生生活中的事例来认识有关事物结构的研究对科技创新的影响。

四、教学重难点

重点：结构与力；结构的类型

难点：从力学的角度理解结构的涵义，理解不同结构类型在生产生活中的应用。通用技术《技术与设计2》

五、教学策略

（一）教法

在教学过程中，采用讲授法、案例分析、多媒体展示、马上行动和课堂提问，让学生共同讨论、分析、交流互动，多种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。及时让学生自主总结和归纳。

（二）学法

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，获得不同的体验，从而引导学生养成自主探究的习惯。

六、教学过程

（一）导入语

指导学生观看视频《踩鸡蛋》

引导学生思考：为什么人踩在鸡蛋上可以不踩破鸡蛋？

师：脆弱的鸡蛋可以承受人体这么重的力量，它的魔力何在？与鸡蛋本身的拱形结构有关。关于拱形结构，最著名的范例就是我国的赵州桥。我们都知道赵州桥之所以出名就是因为它跨度大而且没有任何桥墩，之所以千年依然坚固耐用就是靠的巧妙设计的拱形结构。

今天我们就一起来探究“结构”这个词的魅力。

（二）结构是无处不在的

师：“结构”一词，对同学们来说可能并不陌生。请同学们想一想，在学习的哪些课程中提到过“结构”？

【学生讨论】

教师引导：在生物课中提到过：人体的结构、细胞的结构等；

在政治课里有社会结构、阶级结构等；

在化学和物理中，有物质结构、分子结构、原子结构等； 在语文课里接触过：文章的结构、语句的结构等； 在地理课中有地质结构等。

总结：结构是普遍存在着的。它广泛的存在于自然界、技术、社会各个领域。

请学生欣赏几种结构。（图片展示蜂巢、蜘蛛网等）

师：以上我们看了这么多物体的结构，可以说它们各有特点，各不相同，尽管它们的具体内容各不相同，但它们的本质内涵是一样的，都是很多部分组合而成的。那到底什么是结构呢？

（三）结构的内涵

结构是指事物的各个组成部分之间的搭配和排列。结构的各个组成部分或零件称为构件。

比如：汽车由车身、底盘、轮子、发动机等组成； 通用技术《技术与设计2》

椅子由椅背、椅面、椅子腿和横档组成。

【思考】为什么要研究结构？

因为它对人类有贡献，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。

例如：

（1）鸟与飞机；（2）鲁班发明锯子；（3）鹰眼与导弹跟踪系统。

【拓展】看来我们人类好多地方不如动物,不能象鸟一样在空中自由飞翔,不能象鱼一样在水中欢快游荡,奔跑速度不如狗，打斗力气不如虎。人类凭什么能成为动物界的统治者呢? 启发学生回答：凭大脑,凭学习,人类把几千年知识在几年十几年中继承过来并在原来的基础上进行创新，现在进入知识经济时代，人类知识总量几年就要翻一番。【课堂讨论】

生产生活中还有哪些产品的结构是受到自然界事物结构的启发而产生的？

师：每一种物体都有其特定的结构，结构的多种多样，就决定了事物的性质多样化。汽车有轮子所以能跑，飞机有翅膀所以能飞，物体的特性与结构有很大的关系。而且即使是相同的物质，结构不同，往往表现出不同的特性。

比如： ——同样是水，有液态、气态、固态；

——同样是碳，但有最硬的固体金刚石和最软的固体石墨存在；

——同样的六个字“这个人表现好”“这个人好表现”，因排列不同，就形成了一褒一贬；

意义：结构在我们生活中是非常重要的，结构不合理，就达不到预期的效果，甚至会产生严重的后果，如桥断、房屋倒塌等。【观看视频】《哈尔滨阳明滩大桥垮塌》

（四）结构与力

师：请同学们思考，为什么桥会断裂？（因为有力的作用）

生活中常见的结构都要承受一定力的作用。那么结构与力有什么关系呢？ 师：大多数结构的物体都需要承受外力的作用，当外力达到一定程度，物体就会遭到破坏，形状和大小就会改变。所以任何结构都需要在一定范围内具有抵抗其形状和大小改变的能力。

引出从力学角度结构的含义：

结构是指可承受一定应力的架构形态，它可以抵抗能引起形状和大小改变的力。通用技术《技术与设计2》

列出三幅图片，学生思考有什么共同之处？（都是人坐在椅子上）椅子所承受的是人对它的什么力？（压力）

所以在结构和构件上的各种力，第一种就是压力，另外4种：拉力、扭曲力、弯曲力和剪切力

分别介绍五种受力形式的特点：（通过图片展示进行案例分析）

1、拉力：物体所承受的拉伸力。比如秋千的吊索、拔河。

2、压力：挤压物体的力。比如桥梁的桥墩、桌子、订书机、压路机等。

3、扭曲力：使物体发生扭转形变的力。如汽车方向盘的轴、螺丝刀、拧瓶盖、拧干衣服等

4、弯曲力：作用于物体，使它产生弯曲的力。比如单杠的杠体（上面的横杠）、钓鱼时的鱼竿等

5、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的力。比如剪纸、刀切菜、切木头等 【马上行动】师生一起完成连线题

为了保证结构的正常工作，这些构件必须有相应的承载能力。这是结构设计中必须考虑的重要问题。

（五）结构的类型

根据物体的结构形态在受力时承受和传递力的方式差别，通常将结构分为：

1、实体结构：结构体本身是实心的结构。如墙壁、柱子、实心球等。

特点：（1）能承受较大压力。外力分布在整个体积中

（2）几何外形简单。

2、框架结构：通常是指结构体由细长的构件（梁、柱、杆、管„„）组成的结构。如窗户、画框、房子的架构等等。

特点：（１）支撑空间却不充满空间。

（２）几何外形较复杂。（３）制作方便、省料。

3、壳体结构：通常是指内部中空的结构。

这是一个很形象的词，大家可以想一想贝壳，类似于贝壳的结构就是壳体结构。

壳体结构普遍存在于自然界中，通常是指层状的结构，如：西瓜、帐篷、椰子、鸡蛋等。

这种结构的特点是什么呢？咱们来分析这样一个问题

【学生讨论】进入工地时总是被要求戴上安全帽，为什么？

分析：安全帽属于壳体结构，它为什么能承受这么大的力呢？因为压力分布在帽子的外表面，而不是一点上，所以它能承受这么大的力，头不易受伤。通用技术《技术与设计2》

由此壳体结构的特点就很明显了：（1）外力作用在结构体的表面上。（2）受力均匀、形态稳定。

正是由于壳体结构的特点，以较薄的外壳能承受较大的外力，人们也由此获得了灵感，使得壳体结构被广泛应用于技术领域。比如汽车的安全气囊等。

以上我们学习了三种结构，下面咱们来做两个练习题。

【小试牛刀】

1、分析下列物体的结构类型，判断哪个不属于壳体结构（）A、葫芦 B、球形陶瓷饰品 C、贝类 D、金字塔

2、下列选项中，属于框架结构的是（）A、房屋的墙体 B、教室的门窗 C、化工厂的储油罐 D、煮饭用的高压锅

【思考】是不是物体只有这三种结构呢? 【拓展】

在生产和生活实际中，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的。——复合结构。

分析：木房子，房顶是壳体结构，具体到每一个柱子、梁就是实体结构，由梁和柱子组成的木房的整个架构就是框架结构。

（六）课堂小结

1、结构无处不存在

2、结构与力

3、结构的类型

七、教学反思

本节内容的学习，一定要切合学生的生活经验，这样才能引起学生的共鸣，活跃课堂气氛，才能激发学生的学习热情和对后面学习内容的兴趣。比如鲁班和锯子等案例，得出事物的结构是人类思维的源泉。本节课主要通过图片等资料边看边分析让学生对结构有一定的认识，通过问题分析让学生从力学的角度理解结构的概念，掌握结构的基本受力形式以及对不同类型的结构特点的理解。

第五篇：结构与设计第一课时教学设计

第一单元 结构与设计 第一课 常见的结构

【教材版本】

本课程采用地质出版社《技术与设计2》。【设计思路】

通过案例介绍，引导学生了解结构的含义，结构的分类，通过对两个简单结构的受力分析，帮助学生从力学的角度理解结构的本质——，了解结构受力的几种基本形式。

【教学内容分析】

《技术与设计2》第一单元“结构与设计”的第一课时的内容主要包括：

1、不同领域、形形色色的结构案例介绍：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，通过对这些结构的分析和研究,使学生理解结构的含义——“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”，自然界中的结构给了人们无限的创造灵感和启示，人们通过借鉴、学习并应用到技术领域, 是为了更好地服务于人类。

2、结构的分类：实心结构、框架结构、壳体结构，分别举例说明各类结构的特点，加深学生对结构的理解。

3、结构与力的关系：通过对单杠结构和棚室屋架结构的简单受力分析，引出结构的力学本质：承受外力和抵抗变形，使学生能够从力学的角度理解结构的概念；总结结构受力的几种形式：拉力、压力、剪切力、扭转力、弯曲力。

课时安排：1课时。

【学情分析】

学生对结构虽有一定的了解，对结构的功能和分类也有一定的基础。但较为零散，模糊。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比较好的基础。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模型演示形变的情况，分析说明拉力、压力、剪切力、扭转力和弯曲力等。

【教学目标】 1.知识与技能：

（一）了解结构的含义。

（二）能从力学的角度理解结构的概念和一般分类。

（三）能结合1~2种简单的结构案例，分析结构是如何承受力的。2.过程与方法：

阅读理解、案例分析、交流讨论、多媒体展示、师生互动。3.情感态度和价值观：

能认识到力对结构会产生重要影响，合理的受力是结构存在的重要条件。【教学重难点】 【教学资源】 结构模型、多媒体设备 【教学过程】 [导入新课]

（一）《技术与设计2》的简单介绍：

这一节课我们开始第二册书的学习，首先我们了解一下——结构与设计。第一单元 结构与设计 第一节 常见的结构

一、常见的结构

大家知道如果地震突然来临的时候，躲在什么地方比较安全吗？（桌子底下、墙角、厨房、厕所、空间较狭小的地方）为什么呢？这些地方有其特定的结构，不容易坍塌,比较安全——楼板是一体浇注的，承重墙体多，墙体相互支撑 说到结构，我们知道任何一件事物都有自己的结构，大到宇宙天体，小到微观世界的分子原子，以及我们能见到的身边的各种事物，都有自己独特的结构。

1、自然界中的例子：

蜂巢的六角柱形体结构，苍蝇的复眼结构，蜘蛛网的网状结构以及生物遗传物质DNA的独特的双螺旋结构等等都是巧夺天工的结构杰作，为人类进行工程方面的结构设计提供了有义的借鉴和参考。蜂巢：六角柱状体，它的一端是平整的六角形开口，另一端由三个相同的菱形相互拼接进行封闭，构成六角菱形的底。组成底部的菱形的钝角为109°28′，所有的锐角为70°32′，这样既坚固又省料同时还能获得最大的空间。蜂窝的这种六角形排列结构非常坚固，被广泛应用在飞机的机翼以及人造卫星的机壁结构设计上。

苍蝇的复眼结构：包含4000只可以单独成像的单眼，能看清几乎360度范围内的物体，在这种特殊结构的启示下，人们研制成功了蝇眼照相机，可一次拍摄1329张高分辨率照片，广泛应用在航拍测绘领域。

蜘蛛网：放射状结构，网丝受力均匀，承受大负荷、大冲击力。

2、技术领域的例子：

技术领域的结构主要是指工程结构，我们常见的建筑、桥梁、各种工程设施以及各种各样的工业产品都有自己特定的结构，这些结构影响并决定了它们的性质和功能。

例如一般的楼房往往都按照钢筋混凝土框架结构进行建造，采用这种结构主要是为了增加楼房的强度和稳定性，提高楼房的抗震等级，为人们提供安全的居住和活动场所。除了满足正常的居住使用外，建筑的结构还会受到不同国家和地区的政治、经济、文化、宗教、地理环境等多种因素的影响，因而结构的样式繁多、各具特色；例如俄罗斯有很多建筑都采用尖顶或圆形屋顶结构，这是因为俄罗斯冬季时间长，下雪量大，圆形屋顶可以有效减少房顶的积雪，保护房顶不会被压垮；而在中东一些干旱少雨的沙漠地区，当地居民的房顶一般都是平顶结构的，可以方便收集雨水，这些例子都说明了建筑的结构是和他们的用途密不可分的。

同样，桥梁的结构也是形式多样的，有拱形结构的，如赵州桥；有斜拉索结构的，如郑州黄河公路大桥；还有框架结构的，如南京长江大桥；现代的许多桥梁还将许多种结构合为一体，同时具备有多种结构的特点，桥梁的形状和结构是与它的功能相适应的。

除了建筑和桥梁外，我们身边的各种产品的结构也是各具特色，丰富多样，像一支钢笔、我们使用的桌子、椅子，上学放学骑的自行车，复杂一些的比如汽车、电子计算机、家用电器、再复杂一些的如工厂里的一整套大型生产装置和设备等等，这些工业产品构思精巧、独具匠心的结构给人们的生产和生活带来极大的便利，这些都是需要我们大家了解的技术领域中结构。

3、社会领域中的结构：

除了自然界中的结构和技术领域的结构外，我们人类社会也有自己的结构，从国家的行政区域划分，到各种社会机构的组织构成，以及各种社会活动、生产活动都是按照一定的结构进行组织和开展的。那么，什么是结构呢？

二、结构的含义

化学课上我们曾学习过碳的两种同素异构体—金刚石与石墨，他们都是碳单质，由碳原子构成，但在物理性质上却有很大的差异，根本原因就在于其内部原子排列结构不同。

金刚石：正四面体网状结构，原子间隙小，原子间作用力大，因此表现出的物理性质是结构强度大，坚硬。

石墨：碳原子呈斜平行四边形排列，而且是片状叠加，原子间隙大，相互之间作用力小，因此质地柔软。

可见，物质内部各组成部分之间的排列和搭配决定了物质的形态和性质。这里，物质内部各组成部分之间的排列和搭配就是我们通常所说的结构，这是广义上的结构的含义。

1、结构的力学含义

具体到技术领域的结构，我们通常将结构和力联系在一起，从力学的角度来理解结构的含义。

首先，我们知道物体总会受到各种力的作用，例如人坐在凳子上，凳子会受到人施加的压力的作用，吊车吊起重物时，重物自身的重力会通过钢丝吊绳传递到吊臂上，再以压力的形式作用到吊塔上；从力学的角度来看，像凳子、吊塔这样一些结构可以承受外力的作用和抵抗变形（这是因为当结构受到外力作用时,内部各质点之间的相互位置会发生改变,如分子或原子间距发生变化，进而产生一种抵抗的力 , 称为内力，内力与外力之间总是保持某种平衡，结构就表现出能够承受外力作用和抵抗变形的这样一些性质）。

因此，从力学的角度来看，结构实质上就是一种可以承受外力作用的架构形态，它的本质是承受外力和抵抗变形，这是力学角度的结构的含义。

2、结构的类型

结构的类型有很多种，如果我们从力学的架构形态来划分，可以分为： 1）实心结构：又称为实体结构。像房屋的墙体、水库大坝、城墙、山体，都属于实心结构，这种结构几何外形简单，但可以连续传递荷载（各种外部作用力的统称），适于承受较大的力。

2）框架结构：是指结构体由细长的构件相互连接组成的结构，这些构件包括梁、柱、杆、管件等。像吊车的吊塔、吊臂，电视台的发射铁塔，一些传统的木结构塔楼建筑，钢架结构的大桥、房屋的门窗框架，桌椅板凳等等都是采用的框架结构。框架结构几何外形较为复杂，其特点是支撑空间而不充满空间，使用材料少、轻便、结构强度大、制作简便，能承受垂直和水平荷载，因而得到广泛应用。举例：窗户、画框、建筑脚手架、自行车、艾菲尔铁塔、书橱、输电铁塔。3）壳体结构：像蛋壳、头盔、铁皮车厢、机舱等等这样一些结构都是采用薄壁壳状构件制作的一种特殊的空间结构，这就是壳体结构。其最大的特点是受力合理、形态稳定；能够有效将外部的作用力沿壳体表面分散开来，从而有效减小局部的壳体压力，起到保护的作用；因此这种结构在建筑、航空、交通运输领域应用广泛。举例：饮水杯、文具盒、装甲车、油罐、核桃、瓜子、西瓜、锅碗瓢盆„„等

4）组合结构

在日常生活中我们常见的结构大部分都是组合结构，如：许多桥梁都是拱形和框架结构的组合体；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）。

此外，我们还可以从几何形态来对结构的类型进行划分。

1）缆索结构：常见的如帆船上的缆索、许多跨海大桥的斜拉索、吊车的钢丝吊绳等等，应用的都是缆索结构。

2）桁架结构：是指由许多直杆构成三角形的架构组合，由于充分利用材料自身能够承受较大轴向压力或者拉力的特点，因此这种结构重量轻、强度大、节省材料。像一些工矿企业厂房中大跨度的屋顶支撑结构，体育场馆、大型公共场所（火车站、机场的候车厅）的屋顶支撑结构，大型的钢结构桥梁（南京长江大桥、武汉长江大桥）等等，都采用的是桁架结构。

除此之外，还有空间桁架结构、球形空间桁架结构等多种形式的结构，适用于大面积、大跨度的空间结构应用，以及一些特殊空间结构方面的应用。

三、结构与力

前面我们谈到，从力学角度看，结构实质上是一种能够承受外力作用和抵抗变形的架构形态，下面我们就一起来了解结构与力之间的关系，结构是怎样受力的，结构受力的基本形式有哪些。

1、简单结构的受力分析 1）单杠的受力

单杠是由杠体、立柱、斜拉索几部分构成的，这些组成部分我们称之为构件，我们了解结构的受力情况主要是通过分析构件的受力来实现的。

立柱的受力：单杠的立柱是各种荷载的主要支撑点。当人体静止挂在杠体上时，两根立柱只承受压力的作用，这时人体所受重力通过胳膊、杠体传递到立柱顶端的结果；当人体来回摆动或者做回旋动作时，人体因为运动产生的离心力也回通过杠体传到立柱顶端，大小和方向在不断发生变化，立柱受到这种力的作用后弯曲变形。

杠体的受力：杠体主要受人体重力和离心力的作用，在人体重力和离心力作用下会产生弯曲变形。

斜拉索的受力：单杠有四条斜拉索，分别固定在立柱两侧，主要用于加固立柱。当立柱收到外力作用发生弯曲变形时，斜拉索与立柱固定端会受到立柱顶端外力的拉伸，斜拉索与地固定端会在同一时刻对斜拉索施加一个反方向的拉力，用来抵抗外力的作用，减小立柱的弯曲度，起到稳定加固的作用。

2）棚室屋架结构的受力

棚室屋架结构主要由梁、柱、墙面、屋面（拱顶）等几部分构成，作用在棚室屋架结构上的荷载（外部作用力）主要有两种：恒载（永久荷载，包括屋面、梁的重量）以及活载（外部附加的荷载，如积雪的重量，风的作用力等）两部分。立柱和墙面的受力：从上向下的压力（恒载、活载共同施加），从下往上的支持力（来自力柱和墙的地基），这两种力大小相等，方向相反，是一对平衡力。风载产生的作用力较为复杂，主要对立柱和墙面产生横向和垂直方向的两个作用力，横向的作用力会使立柱弯曲变形。

梁的受力：自上而下的荷载的作用力，自下而上的立柱和墙面施加的支持力。梁受到荷载作用力会发生弯曲变形，为防止梁弯曲过度被损坏，通常采用的办法是多增加一些支撑立柱，均匀分摊梁的受力。

拱结构的作用：棚室屋架结构的顶盖成曲线型外观，中间高，四周低呈弧形曲面分布，这就是拱结构。拱结构因其结构上的特点（壳体结构）可以将荷载产生的作用力均匀传递到四周的支撑结构上。另外，圆弧形表面可以减小积雪在屋顶的堆积，从而减轻雪荷载，对于风荷载，由于流体力学的作用，拱结构屋顶较其他结构屋顶所受风作用力小，有效减轻风载，这也是许多大跨度建筑的屋顶多采用拱结构的原因，既有利于承载，又美观。

通过对以上简单结构的受力分析我们不难看出，物体正是因为其特定的结构，才能承受各式各样的力，以及抵抗由这些外力作用而产生的变形。承受外力作用和抵抗变形是结构的力学本质。

下面我们再来了解一下结构构件的基本受力形式。

2、构件的基本受力形式

构件受力的基本形式：拉力、压力、剪切力、扭转力和弯曲力。拉力——物体所承受的拉拽力,如吊车的吊绳、单杠和桥梁的斜拉索承受的力就是拉力。压力——物体受到的挤压力。如建筑地基以及承重墙体、桥墩等受到的力。

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。如连接剪刀的轴，正在被剪切的工件等受到的力就是剪切力。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。如汽车方向盘的轴、钻机的钻杆、电钻钻头受到的力是扭转力。弯曲力—作用于物体 ,使它产生弯曲的力。如被拉弯的弓、单杠的杠体等等。