第三节 结构的稳定性

第三节结构的强度与稳定性教学设计第一课时【教学目标】知识与技能：1、理解内力、应力和强度的内涵。

2、掌握影响结构强度的因素。

过程与方法：1、能够协作完成研究强度的有关试验，并能够整理记录、讨论交流、完成试验报告。

2、尝试进行简单的应力计算，能够运用影响结构强度的因素，分析结构的强度。

情感态度与价值观：通过技术试验培养同学们的合作交流能力，鼓励学生表达自己的认识和判断，形成实事求是的科学态度。

【教学重点、难点】理解应力和强度的概念、掌握影响结构强度的因素。

【教材分析】本节教材相关内容包括怎样理解“结实”、“应力与强度”、“影响结构强度的因素”。

通过相关技术试验让学生理解结构强度概念，分析影响结构强度的因素，应力计算为定量计算内容，结构的强度及相关概念是教学重点，也是难点，对结构强度进行研究时要从结构的形状、材料、材料的连接方式三个方面进行分析，使学生能进行简单结构设计，联系生活实际，树立安全意识、提高生活质量。

【教学过程】一、引入新课：听故事“一根筷子与一捆筷子”首先我们来听一个故事“一根筷子与一捆筷子”，哪位同学来读。

（同学代表起来读，最好普通话好）故事内容：从前，有几兄弟，常常吵架。

一天，父亲把他们叫到跟前，拿出一把筷子，说：“你们谁能把这把筷子折断？”几兄弟都折了折，谁也折不断。

父亲把这把筷子拆散了，分给每人一根，叫他们再折，这次，他们一折就断了。

父亲说：“你们看，一把筷子多结实，折不断。

一根筷子很容易就折断了。

以后，你们不要吵了，团结起来才会有力量。

”教师总结并提出问题这说明团结就是力量，我们班的每位同学就像一根筷子，力量很有限，但是只要全班团结起来，就像一捆筷子，力量无穷大。

所以同学们应该团结一致，相互帮助，共同进步。

同学们想过没有，为什么一根筷子易折断，而一捆筷子不易断呢？（这像故事中服饰说的那样一把筷子结实）师：什么样才是结实？有没有衡量的标准？能不能用数据来定量的分析呢？带着这些问题，我们来学习第一章第三节的内容结构的强度与稳定性请同学们快速浏览本节的学习目标。

《技术与设计2》第一章第三节《结构的强度和稳定性》教学设计《结构的强度和稳定性》教学设计一、教材分析：该章的总体设计思路是：认识结构——探究结构——设计结构——欣赏结构。

本节是教材《技术与设计2》中第一章第三节《探究结构》。

需要2课时完成教学，这节书只要分为三个内容：结构的稳定性及影响因素、结构的强度及影响因素、结构性质的试验方法。

通常后两个内容作为一节进行教学，重点放在结构的强度，而试验方法结合上一本书的内容是作为知识复习使用。

结构的强度，难点在于涉及到力的分析。

这对于理科较差的学生是难以理解的，因为我们需要研究力与形变关系来分析强度。

虽然是难点，有部分学生可能不大理解分析过程，但结论的得出对于理解结构的强度有作用的意义，要视乎不同班级的学习程度调整这部分的内容，而重点则放在强度的影响因素中，材料，是好理解的，那就得进行知识的拓展，列举让学生了解为了得到更好的强度，在材料上运用的巧妙之处；截面形状，这是可以给学生用真实的试验方法证明给学生看的，这部分内容大可以结合第三部分的内容一起进行，提高课堂的效率；结构的连接，在教材的编排上，没有明确连接方式跟结构的强度有关，实事是结构的连接方式与稳定性、强度都有关系。

所以我认为这一点可以独立出来理解。

毕竟连接方式不仅仅是为了提高强度稳定性的，而是结构功能所需求的。

二、教学目标：知识与技能：1、理解强度、应力的概念，能进行简单的应力计算，掌握应力和强度的关系。

2、通过实验、实例，明确强度与材料、强度与物体的形状的关系。

培养学生结合生活实际分析问题，交流能力，对身边事物的观察能力。

过程与方法：通过观察生活和技术实验等方法使学生懂得应用相关的理论知识。

情感态度价值观：让学生亲身体验注重交流，通过分析讨论得到结论，培养学生的观察分析能力，合作交流能力。

三、教学重点与难点：重点：影响结构强度及的主要影响因素。

难点：应力的理解，强度与应力的关系，结构设计需要在容许应力范围之内。

第一章结构及其设计第一节初识结构一、教学目标(1)理解结构的本质和含义。

(2)能对生活中常见的简单结构进行分类，能指出三种不同结构的应用场合。

(3)能初步认识到结构在日常生产、生活中广泛应用的重要性，拓宽思维和想象空间。

二、教学策略1．学情分析高中生已具备一定的物理知识，可以从物体受力的角度去理解结构的作用。

学生在日常生活中，常看到一些诸如生活、学习用具、生产器械等，也知道它们都具有一定的结构特点，但不能从理论上科学地对其定义。

通过本节内容的学习，学生对于结构的概念和分类比较容易理解掌握，但要对生活常见的实例进行归类可能会有困难。

因为现实中的结构往往是多种结构类型的结合，需要探讨交流，获得共识，教师应从力学架构与形态分类的角度对引导学生学习。

2.教学准备教学中，应尽量结合实例对生活中常见的简单结构进行归类，区分三种结构的不同应用场合。

教师选用不同结构类型的实物模型给学生观摩，如小板凳、台灯、球形建筑等；利用多媒体播放不同结构的图片和视频介绍故宫、赵州桥等，体会物体的结构是由物体的功能和需要决定的，而物体的结构又决定了物体的性质和形态。

三、教学重点结构含义及其分类结构的受力分析四、教学难点结构分类五、教学过程：利用多媒体播放典型结构，探索结构的奥秘。

引出图片所示物的技术核心是结构，它们的共同特点是承受和抵抗各种各样的作用力，抵抗可能由此引起的变形或损伤。

它们都是结构设计的成果。

引导学生，激发学生们对结构探究的兴趣。

从身边的生活入手，让学生们自行设计、制作一个简易衣帽架！要达到我们所提出的要求，那么选用什么架构、材料、几何形状与尺寸，采用怎样的连接、装配与安装方式呢？为了解决这一些技术问题，我们应先从基础学起——结构及其设计。

引导学生从“架构”的角度进行归纳总结：板凳（a）4条腿，“八”字形态，由两根橫橕分别把左右2 条腿连接在一起。

板凳（b）在（a）的基础上去掉了2根橫橕。

板凳（c）在（a）的基础上加了1根橫橕，将左右两端凳腿之间的橫橕连接在一起。

2024年大班科学教案及教学反思《搭高塔》一、教学内容本节课选自幼儿大班科学领域，涉及教材《探索与发现》第四章第三节《结构与稳定性》。

详细内容包括：了解不同材料搭建高塔的稳定性，探索影响结构稳定性的因素，学习合作搭建高塔的方法。

二、教学目标1. 知道不同材料搭建的高塔具有不同的稳定性，理解影响结构稳定性的因素。

2. 能够与同伴合作，运用所学知识搭建具有稳定性的高塔。

3. 培养观察、思考、动手操作及团队协作能力。

三、教学难点与重点教学难点：理解影响结构稳定性的因素，并运用到搭建过程中。

教学重点：学会合作搭建具有稳定性的高塔。

四、教具与学具准备1. 教具：积木、牙签、塑料盘、教学PPT。

2. 学具：每组一套积木、牙签、塑料盘。

五、教学过程1. 实践情景引入（5分钟）2. 讲解与探索（15分钟）（1）教师通过PPT讲解影响结构稳定性的因素，如底部宽度、重心位置等。

（2）引导幼儿分组讨论，探索如何使搭建的高塔更稳定。

3. 例题讲解（10分钟）教师以一个简单的搭建实例，讲解如何运用所学知识，搭建具有稳定性的高塔。

4. 随堂练习（10分钟）幼儿分组进行搭建练习，教师巡回指导。

每组展示搭建的高塔，分享搭建过程中的经验与收获。

六、板书设计1. 《搭高塔》2. 内容：（1）影响结构稳定性的因素底部宽度重心位置材料选择（2）搭建具有稳定性高塔的方法七、作业设计1. 作业题目：搭建一座具有稳定性的高塔，并记录搭建过程。

2. 答案：略。

八、课后反思及拓展延伸1. 教学反思：本节课通过实践情景引入、分组讨论、随堂练习等形式，使幼儿掌握了影响结构稳定性的因素，并能够运用到搭建过程中。

但在教学过程中，要注意引导幼儿观察、思考，提高他们的动手操作能力。

2. 拓展延伸：（1）鼓励幼儿尝试使用其他材料搭建高塔，观察稳定性。

（2）开展家庭作业，让幼儿与家长一起搭建高塔，增强亲子互动。

重点和难点解析1. 教学难点与重点的明确；2. 教具与学具的准备；3. 教学过程中的实践情景引入、例题讲解、随堂练习；4. 板书设计；5. 作业设计；6. 课后反思及拓展延伸。

第七章 稳定性验算整体稳定问题的实质：由稳定状态到不能保持整体的不稳定状态；有一个很小的干扰力，结构的变形即迅速增大，结构中出现很大的偏心力，产生很大的弯矩，截面应力增加很多，最终使结构丧失承载能力。

注意：截面中存在压应力，就有稳定问题存在！如：轴心受压构件（全截面压应力）、梁（部分压应力）、偏心受压构件（部分压应力）。

局部稳定问题的实质：组成截面的板件尺寸很大，厚度又相对很薄，可能在构件发生整体失稳前，各自先发生屈曲，即板件偏离原来的平衡位置发生波状鼓曲，部分板件因局部屈曲退出受力，使其他板件受力增加，截面可能变为不对称，导致构件较早地丧失承载力。

注意：热轧型钢不必验算局部稳定！第一节 轴心受压构件的整体稳定和局部稳定一、轴心受压构件的整体稳定注意：轴心受拉构件不用计算整体稳定和局部稳定！轴心受压构件往往发生整体失稳现象，而且是突然地发生，危害较大。

构件由直杆的稳定状态到不能保持整体的不稳定状态；有一个很小的干扰力，结构的弯曲变形即迅速增大，结构中出现很大的偏心力，产生很大的弯矩，截面应力增加很多，最终使结构丧失承载能力。

这种现象就叫做构件的弯曲失稳或弯曲屈曲。

不同的截面形式，会发生不同的屈曲形式：工字形、箱形可能发生弯曲屈曲，十字形可能发生扭转屈曲；单轴对称的截面如T 形、Π形、角钢可能发生弯曲扭转屈曲；工程上认为构件的截面尺寸较厚，主要发生弯曲屈曲。

弹性理想轴心受压构件两端铰接的临界力叫做欧拉临界力：2222//λππEA l EI N cr == (7-1)推导如下：临界状态下：微弯时截面C 处的内外力矩平衡方程为：/22=+Ny dz y EId(7-2) 令EI N k/2=，则： 0/222=+y k dz y d (7-3)解得：kz B kz A y cos sin += (7-4)边界条件为：z=0和l 处y=0；则B=0，Asinkl=0，微弯时πn kl kl A ==∴≠,0sin 0 最小临界力时取n=1，l k /π=,故 2222//λππEA l EI N cr == (7-5)其它支承情况时欧拉临界力为：2222/)/(λπμπEA l EI N cr ==(7-6)欧拉临界应力为： 22/λπσE cr =(7-7)实际上轴心受压杆件存在着各种缺陷：残余应力、初始弯曲、初始偏心等。