资源简介

结构与设计——探究结构
学习 目标 知识与技能：了解结构稳定性、结构强度的含义，理解应力、内力的含义与关系，了解连接方式对结构的影响；学会使用应力与强度的关系，结构的连接与结构的强度、结构的稳定性的关系来设计结构。过程与方法：通过设计一个支架探究结构的稳定性；通过分析纸结构，探究影响结构的强度的因素， 让学生在完成设计和制作结构的过程中应用结构的相关知识。情感、态度、价值观：养成动手实践的习惯，培养科学的实践操作，培养学生的技术素养。
学习重难点 重点：结构设计应考虑的主要因素 难点：结构设计
器材 ppt课件、教材、多媒体教室、每组同学一些铁丝，少量萝卜，牙签细绳，钢丝钳，小刀
教学 环节 教师活动 学生 活动 设计意图
激趣导入（2.30’） 播放《稳定的鸡头》（1分40秒）。视频中的摄像师利用仿生学巧妙地解决了摄像机在运动中的稳定性难题。提出概念：结构在负载的作用下维持其原有平衡状态的能力叫做稳定性。什么样的结构是稳定的呢？什么样的结构是牢固的，今天让我们一起来探究影响结构稳固的因素。快速浏览教材。 跟着老师进入情景了解影响结构稳固的3个因素 设置情景，让学生进入设定环境，从感官上进入本堂课。快速浏览教材对本节课的知识点有个大概的认识。
探究新知（15’） 一、探究影响结构稳定性的因素分析探讨：根据生活经验和物理知识，分小组探讨影响结构稳定性的因素可能有哪些？ 探究实验： 用牙签 、萝卜块搭建结构对分析探讨的结论进行验证。 请3个小组的同学交流展示。 1.结构的形状影响结构的稳定性。2.比较两个底面积不同的结构；学生可能会说结构稳定性与接触面积有关。进一步试验，让每位学生把通用技术教材书立起来，结构的稳定性其实是与支撑面有关。展示z字形屏风，是一样的原理。 分析两个重心位置不同的设计，比较他们的稳定性，引导学生理解重心位置影响结构的稳定性。让学生分析比萨斜塔，为什么比萨斜塔不倒？进行结构设计时，尽可能使其重力集中在底部，降低重心，并使重心垂线落在支撑面内。 探究结论：影响结构稳定的因素脉络图。 分小组设计结构 搭建牙签结构，通过分析总结几个小组的作品的成败之处，探究影响结构稳定性的因素 先头脑风暴进行探讨影响结构稳定性的因素可能有哪些，然后进行实验探究，加深认识，养成使用科学的实验方法的习惯。 用牙签构建结构体会与结构的稳定性有关的因素。
二、探究影响结构强度的因素分析探讨：根据生活经验和物理知识，分小组探讨影响强度的因素可能有哪些？ 探究实验：分别验证一张A4纸和一张薄木板承受一个砝码的重量的情况。 结构具有抵抗外力破坏的能力叫做强度。 结论：材料影响结构的强度。 应用：在满足费用要求的前提下，尽量选择强度大的材料。 提问：木板一定比A4纸的强度大吗？ 科学实验室：视频《是真的吗》。 结论：结构的强度与材料形状有关 应用：A4纸可以折叠成瓦楞状、卷成管状从而增强强度。 探究实验： 学生探究验证A4纸和多次对折后承受拉力的大小变化。学生阅读教材p14设计与实践的内容寻求答案。 在内力不变的情况下，构件的横截面积越大，应力越小，越牢固。 回答：木板 答：材料本身 看视频回答问题，材料的形状也影响结构的强度，柱状的比较能承重。 先头脑风暴进行探讨影响结构强度的因素可能有哪些，然后进行实验探究，加深认识，养成使用科学的实验方法的习惯。 用牙签构建结构体会与结构的强度有关的因素。
三、探究结构的连接方式探究实验： A4纸贴上胶带承重情况的变化，这是为什么呢？ 结构的连接方式也影响着结构的稳固。 图片展示连接的方式。 请两位同学来说说铰连接和刚连接在生活中的应用有哪些？ 连接方式影响结构的稳固 实验演示结构的稳固与结构的连接方式也有很大关系。
实践创新12’ 活动背景：清洗完杯子以后总会有多余的水留在杯子里而且容易掉进脏东西，把水杯倒放又会让杯沿与桌面接触很不卫生。 他山之石：“Bevel Cup”获得了素有设计界“奥斯卡”美称的德国红点设计大奖。 虽然这个设计很巧妙，但是对材料、工艺要求非常高，市面上的很多仿品并不能保持稳定，对我们来讲，还是设计一个杯架比较简单。 设计制作： 材料：木条、铁丝、连接绳 工具：钢丝钳、小刀、度量工具 任务：根据影响结构稳固的因素，设计制作一个水杯支架。（8分钟） 要求：稳定、简洁、美观，倡导原创展示交流：选2个作品，说设计思想，小组互评。 分小组进行设计，培养团队精神，并开展设计制作 实践创新设计活动，让学生体会设计的思路，要用尽可能简单的设计实现需求；要求设计图纸，让学生养成良好的作图习惯；让学生根据自己的情况设计，培养学生的创新精神，体会实用新型创意设计的过程。从而提升学生的技术素养。
拓展延伸 1’ 展示知识脉络图，拓展纸牌建筑师 通过总结提升，拓宽学生视野。

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