资源简介

(共90张PPT)
一、学习目标
1、知识与技能：
（1）通过壁挂式简易衣帽架原型制作，初步掌握结构设计的基本思路。在进行设计前，能对衣帽架从功能角度进行强度和稳定性分析，从既能满足功能需求，又做到轻便、美观等角度去思考设计方案和选择材料。
（2）通过对秋千模型结构设计的评价，进一步明确结构设计的方法和步骤。
（3）掌握壁挂式简易衣帽架原型制作方法，学会改进秋千结构设计的方法。
（4）学会简单结构的设计。
2、过程与方法：
（1）交流体验，多元评价，促进教学目标的达成。
（2）通过学做结构设计，使学生感受到，要想做事情做得完美，就必须有丰富的理论基础和过硬的基本功以及交流与团结协作精神。
3、情感态度与价值观:
①增强学生对结构设计内涵的理解，激发设计兴趣和欲望；
②培养学生探究的思想和意识，培养创新品质，提高审美意识；
③引导学生养成良好的设计习惯。
二、学习重点、难点
1、学习重点：制作前的结构设计方案分析。
2、学习难点：制作前的结构设计方案分析。
【活动】
请同学们欣赏下面创意设计
【问题思考】
设计的一般过程是怎样的？
①发现和明确问题；
②制定设计方案；
③制作模型或原型；
④测试、评估及优化；
⑤ 产品的使用和维护。
复 习
发现问题
明确问题
制定设计方案
制作模型
测试评估
优 化
编写说明书
设计是一个动态发展的过程,在设计中有些步骤之间可能出现一定的循环.
设计的一般过程
一、壁挂式简易衣帽架原型制作
请同学们看下面图片并思考衣帽架哪些构成？
1、衣帽架的构成
由4根或6根或8根杆件构成。有的杆件上，两端安装小横桩，供挂衣帽用；每根杆件的中间有孔，供杆件间连接固定用。本方案的优点是：
结构简单，只由几根杆件组成，且可以根据需要增减杆件的数量；
不占地面，使用方便；
古朴、美观。
问题思考
1、这种衣架属于什么结构类型？
框架结构
问题思考
2、当小横桩一挂有衣物时，各杆件要承受哪
些力？
要承受拉力和压力。
问题思考
3、从强度的角度看，它的最薄弱处在哪里？
每个杆件中间两头有孔，供杆件间连接固定用，但孔处杆件横截面积减小，应力变大，杆件的抗弯能力降低，连接处就容易损坏。
可以用： σ＝N/S 分析之。
问题思考
4、这种结构稳定吗？为什么？
不稳定。因为它采用的是矩形框架结构，并采用铰接的连接方式，所以无法稳定。
问题思考
5、杆件的长度、横截面尺寸与结构的什么性能有关？
与结构的强度有关
问题思考
6、应采用什么形状的杆件？
应采用方形倒楞杆件
问题思考
7、这种衣帽架有些什么缺点？
载荷量小，稳定性差。
2、确定设计方案
（1）根据使用的需求，确定杆件的数量。
（2）根据荷载的分析，选定制作杆件和小横桩的材料尺寸。
（3）画草图，标明比例尺。
（4）小组讨论，考虑问题7，做必要改进，确定方案。
【活动】同学们绘制正规图纸
【活动】制作原 型
【问题探讨】
明确结构设计应解决哪些问题？
1、明确结构的功能是什么。
2、从功能角度进行结构的强度和稳定性的分析。
3、确定设计方案。
4、选择什么材料（包括材料的种类、形状、尺寸）。
5、连接方式如何。
6、如何根据尺寸、绘制草图。
7、怎样组织学生发现问题，改进设计并绘制比较规范的设计图纸。
8、如何通过最后的制作检验设计的有效性。
二、秋千模型结构设计
我们先看下面的几幅图片
视频
荡秋千.asf
1、今天先进行简易秋千的设计，请看图片，
并完下面表格
表1——6秋千参考设计方案的优缺点
性能 优点 缺点
复杂性
易实现性
安全性
其他
问题
①秋千的各构件分别承受了怎样的力它们是怎样抵抗变形的？
横梁受：弯曲力、剪切力；立柱受：压力、弯曲力、剪切力；拉杆受：拉力。
问题
②这种秋千与单杠在功能要求、结构要求、结构方式等方面，有何同异？
秋千与单杠的基本构件都是横梁和立柱。单杠的荷载主要是运动员，运动员在做动作时会对横梁产生很大的力，因此对横梁、立柱、拉杆的强度和结构的稳定性有很高的要求。而秋千主要用于娱乐，对构件的强度要求不如单杠高。
③秋千架的高度会带来什么影响？秋千绳多长（离地面多高）为好？
秋千架的设计直接影响结构的稳定性。秋千绳离地太高，不容易攀登；太矮，人的腿脚容易与地面相碰，所以离地高度应要求不如单杠高。
④各拉杆与立杆之间的夹角应怎样确定？
角度太小拉杆受力太小，不易抵抗横梁对立柱产生的弯矩，夹角太大，占地面积太大。
⑤立柱的进入地下部分，用什么样的几何开关好？埋多深？
采用十字交叉的几何形状为好。埋得太深没有必要而且浪费材料，埋得太浅不易抵抗立柱产生的弯矩，所以立柱埋入的深度取决于秋千结构的尺寸及荷截大小。
⑥秋千的拉杆怎样与地面连接牢固？
应采用不可相对运动式的连接方式才能与地面连接牢固。
⑦应考虑哪些与安全有关的问题？
整个结构的稳定性、各构件的强度及连接方式等都与安全有关。
2、秋千结构设计
（1）在分析讨论的基础上，确定结构设计方案，包括：结构框架构成；各种构件的材料、尺寸（必要时分别给也视图和截面图）；各构件的连接与方式等。
【活动】学生绘制正规图纸
【活动】制作原型
【作业】
课后进行相框的制作设计
创意相框设计
创意相框设计
显创意、展风采
各小组先用5分钟完善自己的设计并讨论一份说明书，介绍本小组的设计，然后参加“显创意、展风采”班级简单结构设计大赛，用3分钟左右时间介绍自己的设计，由评分员评分，最后根据分数选出一、二、三等奖
温馨提示：桥梁模型设计，主要从桥梁的类型、作用、成本、稳定、强度； 相框设计主要从强度、安全、审美、个性、功能、创意、成本、功能等方面介绍
简易相片架的制作
设计要求：
1、能方便地取放照片。
2、具有一定的稳定性和强度。
3、具有一定的装饰性。
设计分析：
（一）相框的结构分析：
1、相框的几何形状选择。
2、相框构件之间的连接。
3、相框构件的截面形状。
（二）支架的结构分析：
1、支架的支撑形式的选择。
2、支架构件的截面形状以及连接。
（三）相框与支架之间的连接
方案A
方案C
充分发挥你的想象力设计一个相片架
巩固提高
1、进行结构设计的一般过程是怎样的？
2、在进行结构设计时，重点考虑的因素有哪些？
①发现和明确问题；
②制定设计方案；
③制作模型或原型；
④测试、评估及优化；
⑤ 编写产品使用说明书。
<<简单结构的设计案例>>教学过程（补充）
1
引入新课
利用往年校运动会上的比赛照片勾起学生回忆，通过提问引导，来引入该课的设计对象---制作简易相框，体验简单结构的设计。
<<简单结构的设计案例>>教学过程
2
相框设计考虑的因素
复习设计考虑的主要因素
强调：结构的重要性质——稳定性和强度。
<<简单结构的设计案例>>教学过程
3
相框设计考虑的因素
问题：相片架设计应考虑的主要因素？
相片架设计应侧重考虑的因素：
造型、材料、稳定性、强度等方面
稳定性、强度、功能
<<简单结构的设计案例>>教学过程
4
相框的结构设计
欣赏生活中典型的相片架，分析相片架的结构组成部分
<<简单结构的设计案例>>教学过程
5
分析相框的结构设计
从相框形状分析，一般相片都是长方形，所以长方形相框最为多见
缺点：易变形
<<简单结构的设计案例>>教学过程
6
分析相框的结构设计
指导学生提出改进意见，设计出简单的解决方案
小结：小结：影响强度主要有三个因素——结构、材料、连接方式。一般通过改变连接方式，将非刚性框架改进成刚性框架增加相框的强度！
<<简单结构的设计案例>>教学过程
7
分析支架的结构设计
讨论：
1、支架的功能
2、要增加支架的摆放稳定性，用什么方法？
<<简单结构的设计案例>>教学过程
8
分析支架的结构设计
小试验：分别给两个支架不同的相片架一个大小相同的力F，看哪个相片架容易倒。
通过实验，结合已有知识讨论，得出：降低重心的位置、或增大支撑面可增加支架的稳定性。
<<简单结构的设计案例>>教学过程
9
动手实践
通过刚才简单分析了相框设计考虑的因素和结构设计，也看了很多相框的设计案例。下面请同学来设计一款简易的相框 。
作品要求：
a.能方便地取放相片。
b.具有一定的稳定性和强度。相框不易松动；相框与支架连接牢固。
c.具有一定的装饰性。
d.相框的尺寸合适。
e.在相框和支架的设计上都要有创意。
f.设计所用材料均为同学们生活中的废旧材料、或成本较低容易取得和容易加工的材料。
<<简单结构的设计案例>>教学过程
10
动手实践
四个同学一组，以小组为单位设计出相框的方案。
鼓励学生要让优秀的设计作品参加校园科学艺术节通用技术展，并进行校园通用技术作品最后的评比
<<简单结构的设计案例>>教学过程
11
学生反思
在班级同学设计的多个方案中选出具有代表性的两个方案进行评价
提问学生这两个方案主要采用的是什么结构形状？如何组合连接的？ 让他们思考能不能再加以改进？如何改进
<<简单结构的设计案例>>教学过程
12
课堂小结
相片架的设计最侧重的是功能、强度和稳定性。在一个具体的结构设计过程中，侧重考虑哪些主要因素，必须在全面考虑的基础上才能确定。
<<简单结构的设计案例>>教学过程
13
布置作业
通过这节课设计的方案，让学生回去后准备所需要的材料，利用课余时间进行制作，下节课把作品带到班级，然后再进行评定！

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