Nombra tres productos de la vida cotidiana que se inspiren en la estructura de las cosas naturales.

El cohete se inspiró en los globos.

El sistema de misiles Hawkeye está diseñado basándose en la estructura del Hawkeye.

Las siguientes son algunas introducciones científicas:

"Estructura y diseño" comienza con la comprensión de estructuras comunes y utiliza ejemplos familiares para los estudiantes para explorar la clasificación básica de fuerzas y estructuras de una perspectiva técnica. Experimentos interesantes que mejoran la comprensión de las características de diferentes tipos de estructuras. Es la base del aprendizaje de esta unidad y el contenido clave para cultivar el interés.

Este contenido tiene como objetivo permitir a los estudiantes "comprender el significado de estructura, comprender el concepto y la clasificación general de estructuras desde la perspectiva de la mecánica" y al mismo tiempo "combinar 1 ∽ dos casos estructurales simples para Analizar cómo la estructura recibe fuerza”

2. Puntos clave del material didáctico

(1) Estructura y fuerza.

(2) Tipo de estructura.

2. Análisis de los objetos de enseñanza

Debido a la acumulación de experiencia de vida, los estudiantes tienen una cierta comprensión de las estructuras y un cierto fundamento para las funciones y clasificaciones de las estructuras. Además, en las clases de física los estudiantes adquirieron conocimientos sobre mecánica y tuvieron una buena base para el análisis de fuerzas de objetos. Sin embargo, dado que el análisis de la fuerza es un punto difícil en la enseñanza de la física, analizar la fuerza sobre los objetos sigue siendo un punto difícil para la mayoría de los estudiantes. Por lo tanto, es difícil para los estudiantes comprender la estructura desde una perspectiva mecánica, lo que hace que el análisis de fuerzas y los conceptos de fuerza de estructuras simples sean difíciles de enseñar en esta sección.

3. Objetivos docentes

1.

2. Ser capaz de comprender el concepto y clasificación general de las estructuras desde una perspectiva mecánica.

3. Ser capaz de combinar 1 ∽ dos casos estructurales simples para analizar cómo puede resistir la estructura.

Cuarto, estrategias de enseñanza

1. Aplicar la "teoría del aprendizaje constructivista" para comprender conceptos estructurales desde una perspectiva mecánica.

2. Experimentar la observación, el pensamiento y el análisis, y sentir las características de clasificación y tensión de las estructuras.

3. Permita que los estudiantes realicen la "prueba de presión del cartón" en persona, observen la prueba de demostración de "presión del huevo" del maestro y sientan las características de tensión de diferentes tipos de estructuras.

4. Permita que los estudiantes utilicen materiales simples para crear entidades de diferentes tipos estructurales para mejorar su comprensión de las fuerzas en diferentes tipos de estructuras.

5. Tiempo de enseñanza: 2 horas

Preparación de recursos didácticos del verbo (abreviatura de verbo)

1.

2. Equipo 1: 3 huevos crudos del mismo tamaño, 6 tapones de botellas de agua mineral, una tabla y tres ladrillos.

Equipo 2: Brochetas finas de bambú, palillos, plastilina, cáscaras de huevo, pegamento, gránulos de KBA, etc.

6. Diseño del programa de enseñanza

Número de serie Contenido de enseñanza Guías para el profesor Actividades estudiantiles

1 Introducción a este capítulo.

Diseña una situación de enseñanza: ppt muestra algunas imágenes de "fenómenos estructurales maravillosos" y plantea las siguientes preguntas:

(1) ¿Por qué las personas pueden pararse sobre huevos en acrobacias? (2) ¿Por qué la Torre Inclinada de Pisa se inclina pero no cae? (3) ¿Por qué la espalda de los dinosaurios se arquea hacia arriba? Apreciar y pensar

2 El concepto de estructura

1. Guíe a los estudiantes para que analicen las similitudes y diferencias de todas las estructuras de la imagen.

2. Juego con conceptos: La estructura se refiere a la combinación y disposición ordenada de varios componentes de las cosas. Analizar y resumir los conceptos previos existentes.

3 Casos de Estudio:

"Xanthium y Velcro", "Pájaro y Avión" y "Eagle Eye y Sistema de Seguimiento de Misiles" (Anexo 1)

Ilustración : (1) ¿Por qué los humanos estudian estructuras?

(2) ¿Cómo resuelven las personas los problemas?

A partir de los tres ejemplos del caso, podemos comprender el propósito de la investigación humana sobre estructuras y cómo inspirarse en diversas estructuras existentes en animales y plantas naturales para realizar algunos inventos y creaciones al servicio de la humanidad.

4 Actúa ahora

Guía a los estudiantes a pensar en "¿Qué estructuras de productos en la producción y la vida se inspiran en las estructuras de las cosas naturales?" conversar.

5 Profundizar en el concepto de estructura

(1) Guíe a los estudiantes para que comprendan el concepto de estructura desde una perspectiva mecánica: Estructura se refiere a una forma arquitectónica que puede soportar una cierta cantidad de fuerza. , y puede resistir formas y tamaños que pueden provocar El poder del cambio.

Punto clave: La estructura debe soportar y resistir la deformación, que es la esencia de la estructura.

(2) Utilice la cuerda de tira y afloja para explicar los conceptos de fuerza interna y tensión.

(3) Demostrar las cinco formas básicas de tensión de los componentes: tensión, compresión, corte, torsión y flexión. (Apéndice 3)

(4) Analice la fuerza sobre la superficie de la silla y fortalezca una vez más el concepto de estructura: bajo la acción combinada de varias fuerzas, la superficie de la silla generará fuerzas internas para resistir fuerzas externas. Cuando la fuerza interna excede un cierto valor, la silla se romperá. Ampliar: Una de las tareas de la mecánica estructural es descubrir dónde es mayor la fuerza interna de la estructura bajo la acción de fuerzas externas.

Pregunta: ¿Dónde está la fuerza interna máxima de la cuerda durante el tira y afloja? Pida a los estudiantes que respondan esta pregunta basándose en sus propias experiencias de vida. Escuchar, registrar, pensar y responder preguntas formuladas por el profesor.

6 Action Now

Se analizaron las condiciones de tensión de estructuras como ménsulas colgantes para orquídeas, puentes atirantados, vigas de soporte en ambos extremos y presas. Discute y responde.

Siete pequeños experimentos

Objetivo experimental: Comparar la presión de un cartón con diferentes formas. (Apéndice 2)

(1) Organice a los estudiantes para que realicen experimentos en parejas.

(2) Después de que los estudiantes completen el experimento, guíelos para resumir los resultados de la prueba.

(3) La tensión del puente en arco se analizó basándose en las conclusiones de las pruebas.

(1) Pruebas prácticas y resumen.

(2) Análisis de tensiones de puente en arco.

8 tipos de estructuras

(1) A través de las imágenes y algunos objetos mostrados antes de la nueva lección, profesores y estudiantes resumieron conjuntamente tres tipos básicos de estructuras: estructura tridimensional, estructura de marco y estructura de Shell.

(3) Explique las características de tensión de estos tres tipos estructurales. Escuche conferencias y participe en debates.

9 pequeñas pruebas:

Propósito de la prueba: comprender la tensión de la estructura de la carcasa.

Preparación de la prueba: tres huevos crudos del mismo tamaño, seis tapones de botellas adecuados, 1 piñón y tres bricks.

Proceso de prueba: Coloque tres tapas de botellas sobre la mesa en forma triangular, coloque los huevos sobre las tapas de las botellas y luego cubra las otras tres tapas de las botellas sobre los huevos. Consigue una tabla y colócala encima. Presione suavemente los ladrillos contra el tablero.

Registro de prueba: Registra el número de ladrillos que puede soportar un huevo. El maestro demuestra y guía a los estudiantes para que discutan las siguientes preguntas:

(1) ¿Por qué los huevos pueden soportar una presión tan grande? Por eso la gente que hace acrobacias puede pararse sobre los huevos. )

(2)ppt muestra el diagrama estructural del caparazón trasero de la tortuga. Piensa en los beneficios que esta estructura traería a las tortugas. A través de observaciones y discusiones entre profesores y estudiantes, quedó claro que las pruebas eran una prueba contundente de que la estructura del armazón estaba sometida a una tensión tremenda. Cuando la gravedad de los ladrillos se transfiere al huevo a través de la tabla de madera y la tapa de la botella, se dispersan uniformemente por la superficie de la cáscara del huevo, razón por la cual la estructura de la cáscara del huevo puede soportar una mayor presión.

10 Actividades para estudiantes: Los estudiantes se dividen en grupos para experimentar las estructuras. Utilizan finas brochetas de bambú, palillos de dientes, plastilina, cáscaras de huevo, pegamento, cartón y partículas de KBA para crear estructuras tridimensionales, estructuras de marcos y. estructuras de caparazón y simplificarlas. Describir las propiedades mecánicas de estas estructuras. Para la práctica, el grupo envió representantes para presentar los resultados de las actividades.

Ampliación 11: Estructura y Función

(1) Montar en diferentes tipos de bicicletas (bicicletas ligeras, bicicletas de montaña, bicicletas plegables, bicicletas tándem, cochecitos, bicicletas para discapacitados, etc. ) como ejemplo para ilustrar que diferentes estructuras tienen diferentes funciones de bicicleta para satisfacer las diferentes necesidades de las personas.

(2) Combinado con otros ejemplos, resuma la idea técnica de "la estructura determina la función". (1) Escuchar

(2) Enumerar y explicar ejemplos de cambios funcionales causados ​​por cambios estructurales en la producción y la vida.

12 Exploración después de clase

Si hay muchos puentes y pendientes en tu camino a la escuela, ¿qué cambios estructurales puedes hacer en tu bicicleta para que sea más fácil de manejar? Completar después de clase

13 Resumen

Guía a los estudiantes para organizar y resumir el contenido de esta sección. Organice y resuma esta sección.

7. Reflexión sobre la enseñanza

El contenido de esta sección se presenta a partir de ejemplos estructurales con los que los estudiantes están familiarizados. A través de la discusión de la clasificación básica de fuerzas y estructuras, los estudiantes pueden comprender básicamente el significado de estructura. A través de experimentos interesantes y la experiencia práctica de los estudiantes, los estudiantes fortalecen su comprensión de las características de diferentes tipos de estructuras. Sin embargo, hay demasiado contenido didáctico en esta sección y el tiempo es un poco escaso, lo que resulta en una falta de énfasis en la enseñanza. Una de las dificultades de esta lección es el concepto de estrés. En mi enseñanza, utilicé la cuerda utilizada en el tira y afloja como ejemplo para explicar: ¿Por qué una sola cuerda es fácil de romper, pero varias cuerdas retorcidas juntas no son fáciles de romper? De ahí que se introdujo el concepto de estrés.

Este concepto se introdujo para profundizar el significado de estructura, pero durante la enseñanza descubrí que los estudiantes no lo aceptaban bien y solo podían tener una comprensión aproximada. Por tanto, en el estudio de la “resistencia estructural” se debe profundizar más en el concepto de tensión.

Anexo 1:

Análisis de Caso

Xanthium y Velcro

El cazador caminaba entre los arbustos, sus pantalones estaban manchados de la molesta berberecho . Una observación cuidadosa reveló que la superficie de la berberecho está cubierta de muchas espinas pequeñas, y cada espina tiene una púa delgada que se adhiere a la fibra cuando la toca. ¿Jorge de Suiza? Después de 8 años de investigación, basándose en la estructura de la berberecha, Doqens inventó el velcro para sustituir botones, cremalleras, costuras, etc.

Pájaros y aviones

El sueño de la humanidad de volar proviene del alto vuelo de las aves, y el prototipo del avión proviene de la estructura biónica de las aves. Las aves pueden volar libremente debido a su forma fluida que se adapta al vuelo y a la estructura hueca de sus alas y huesos que hacen que sus cuerpos sean más livianos. Al observar la estructura del avión, las alas de ambos lados son como un par de alas extendidas de un pájaro. El uso de algunos materiales livianos hace que el fuselaje sea más liviano y las líneas aerodinámicas de todo el avión tienen la forma de un pájaro corriendo. Son las aves las que inspiran a los humanos y les ayudan a realizar su sueño de volar.

Ojos de águila y sistema de seguimiento de misiles

La razón por la que un águila puede identificar con precisión animales en el suelo a una altitud de varios miles de metros es por su estructura ocular especial. Hay un surco en la retina de cada ojo humano llamado fóvea. Pero hay dos fóveas centrales en los ojos del águila, con funciones diferentes. Una se usa especialmente para recibir imágenes de objetos en el costado de la cabeza del águila y la otra se usa para recibir imágenes de objetos frente a la cabeza del águila. De esta forma, el campo de visión del águila es mucho más amplio, pudiendo tener en cuenta tanto el frente como el costado. Basado en la estructura del Hawkeye, se está desarrollando el sistema de misiles Hawkeye. Este sistema de misiles puede detectar, identificar objetivos y rastrear ataques automáticamente.

Apéndice 2:

Propósito de la prueba:

Comparar la presión de diferentes formas de cartón.

Preparación de la prueba:

1. Saca el cartón del cartón de residuos y recorta tres cartones pequeños de 10cm×40cm.

2. Consigue unos cuantos libros (para sostener el cartón) y pesas para presionar el cartón.

Proceso de prueba:

1. Utilice dos pilas de libros para sostener un trozo de cartón y agregue continuamente objetos pesados ​​en el medio del cartón hasta que el cartón se colapse y registre el peso del objeto pesado en este momento.

2. Dobla otro trozo de cartón formando un arco y utiliza dos pilas de libros en ambos extremos para evitar que el arco se extienda. Coloque un objeto pesado en la parte superior del arco hasta que éste colapse y registre el peso del objeto en ese momento.

3. Doble el cartón restante en un arco con un tramo más pequeño que el anterior. Continúe agregando pesos al extremo superior del arco hasta que colapse el peso del peso en este momento. como se muestra en la imagen).

Resumen de la prueba:

1. ¿En qué circunstancias el cartón tiene la mayor resistencia a la presión?

2. ¿Cuál es el significado de esta conclusión en la aplicación práctica y dé ejemplos?

3. Si el cartón se dobla en forma corrugada, ¿qué pasará con los resultados de la prueba?

Apéndice 3:

Cinco formas de tensión básicas de los componentes

La fuerza de tracción axial soportada por el objeto.

La fuerza con la que se presiona un objeto.

La fuerza cortante son dos fuerzas paralelas que actúan sobre el mismo objeto y están cercanas entre sí, son iguales en magnitud y opuestas en dirección.

La fuerza de torsión es una fuerza que ejerce una fuerza de dirección opuesta uniformemente en ambos extremos de un objeto, haciendo que el objeto se tuerza y ​​se deforme.

La fuerza de flexión actúa sobre un objeto, provocando que éste produzca una fuerza de flexión.

Registro didáctico de "Comprensión de estructuras comunes"

1. Percepción de la estructura

(1) Experiencia práctica de los estudiantes: 4 estudiantes forman un grupo de aprendizaje. y uso Antes de clase, la maestra distribuyó una bolsa de materiales (incluidas 6 varillas de plástico de 12 cm de largo, 10 varillas de plástico de 4 cm de largo y varios tornillos y tuercas para la conexión) para fabricar elementos necesarios en la vida y la producción.

Comprobación del profesor: Mismos materiales, diferentes grupos de estudio realizando diferentes proyectos. Hay escaleras en forma de A, cestas, jaulas,...

Guía a los alumnos para analizar estos proyectos:

Desde el aspecto, las estructuras son diferentes.

Desde una perspectiva de uso, las funciones son diferentes.

(2) Observación y pensamiento

① Muestre imágenes de estructuras relevantes en la naturaleza: muestre diagramas estructurales de panales, cuerpos de águila, etc.

② Guíe a los estudiantes para que analicen y discutan el diagrama de estructura.

¿Cuáles son las ventajas de la estructura corporal de la colmena y del águila?

¿Por qué las estructuras son diversas y determinan la naturaleza de las cosas?

2. Comprensión del concepto de estructura

Se requiere que los estudiantes resuman el concepto de estructura a partir de varias estructuras de la naturaleza.

(1) Guíe a los estudiantes para que encuentren * * * objetos similares en las estructuras corporales de panales y águilas.

La estructura se refiere a la combinación y disposición ordenada de varios componentes de las cosas.

② Permita que los estudiantes señalen las palabras clave en el concepto de estructura: orden y colocación.

Exploración de la estructura

Aprendizaje mediante investigación de la estructura de Hawkeye.

(1) Deje que los estudiantes lean el caso y piensen en él.

Caso de lectura del estudiante: Hawkeye y sistema de seguimiento de misiles.

Pensando: ① ¿Qué es lo que más quieres decir después de leer el caso? Díselo a tus compañeros de escritorio o díselo a todo el mundo.

Inspiración: Las primeras palabras de Li Meilan después de visitar la cueva fueron: “¡Es maravilloso!” ¿Qué quieres decir después de leer este caso?

②¿Por qué estudiar estructura?

Inspire a los estudiantes a responder: A través del análisis y la investigación de diversas estructuras en la naturaleza, brinda a las personas inspiración e iluminación creativas ilimitadas. La gente aplica sus logros al campo técnico para servir mejor a la humanidad.

(2) Exploración adicional

(1) ¿Por qué las águilas pueden distinguir con precisión los animales en el suelo a una altitud de varios miles de metros?

Después de leer un libro, los alumnos podrán responder: Esto se debe a que sus ojos tienen una estructura especial. Hay un surco en la retina de cada ojo humano llamado fóvea. Pero hay dos fóveas centrales en los ojos del águila, con funciones diferentes. Una se usa especialmente para recibir imágenes de objetos en el costado de la cabeza del águila y la otra se usa para recibir imágenes de objetos frente a la cabeza del águila. De esta forma, el campo de visión del águila es mucho más amplio, pudiendo tener en cuenta tanto el frente como los costados.

②¿Por qué estudiar la estructura del ojo de águila?

Estudiante: Basado en la estructura del Hawkeye, la gente está desarrollando el sistema de misiles Hawkeye. Este sistema de misiles puede detectar, identificar objetivos y rastrear ataques automáticamente.

Maestro: ¿Qué significa "la eliminación selectiva de Hamás por parte de Israel"?

Muestra que la precisión de ataque del sistema de misiles Hawkeye es muy alta.

3. Mayor desarrollo:

(1) Además del desarrollo del sistema de misiles Hawkeye en función de su estructura, ¿qué otras inspiraciones tienes?

(2) ¿Cómo cambiaría el mundo si hubiera dos surcos con forma de águila en la retina humana?

Estudiante 1: "La gente tiene el discernimiento de un águila".

Estudiante 2: "La gente se convertirá en superhombres".

Tercero: "Habrá nuevos crímenes".

…….

Maestro: "Parece que los humanos somos inferiores a los animales en muchos lugares. No podemos volar libremente en el aire como los pájaros, nadar felices en el agua como los peces, correr más rápido que los perros y no podemos". No corro más rápido que los perros. El tigre me golpeó fuerte. ¿Por qué los humanos pueden convertirse en los gobernantes del mundo animal?”

Maestro: Los seres humanos usan su cerebro y aprenden a heredar miles de años de conocimiento y desarrollarlo. en su forma original. Ahora que hemos entrado en la era de la economía del conocimiento, la cantidad total de conocimiento humano se duplicará en unos pocos años. Para seguir siendo invencibles en la competición, debemos seguir aprendiendo.

(3) ¿Qué otras estructuras de productos se inspiran en las estructuras de las cosas naturales en la producción y la vida?

Cárdigan, submarino.

Pida a los estudiantes que lean el caso: Colapso del puente de Quebec.

Profesor: ¿Qué provocó el colapso del puente?

Estudiante: Cambio de estructura del puente sin autorización.

En el ámbito social también se dan fenómenos estructurales.

La estructura del contenido de un artículo afecta la expresión y calidad del artículo, y la estructura de personal de la empresa está relacionada con el funcionamiento y eficiencia de la empresa.