第一节 常见结构的认识
一、教学内容分析
本课是苏教版教材《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。通过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。
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。
五、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”。
（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；
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,奔跑速度不如狼，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。
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。
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。
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
六、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。