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结构设计原理教案

一、课题

结构设计原理之结构材料性能

二、教学目标

1.知识与技能目标

-学生能够理解混凝土、钢材等结构材料的基本力学性能，包括强度、弹性模量、变形性能等。

-能比较不同结构材料性能的差异及其对结构设计的影响。

2.情感态度与价值观目标

-培养学生对结构设计原理中材料性能研究的兴趣，激发学生探索结构材料奥秘的热情。

-引导学生认识到结构材料性能研究在工程建设中的重要性，增强学生的工程责任感。

三、教学重点难点

1.教学重点

-混凝土和钢材的强度特性及应力-应变关系。

-材料弹性模量的概念及其对结构变形计算的意义。

2.教学难点

-理解混凝土在复杂受力状态下的强度变化规律。

-如何让学生从材料性能角度考虑结构设计中的材料选择。

四、教学方法

问题探究法、小组合作学习法

五、教学过程

1.导入（5分钟）

-教师展示一些著名建筑的图片，如埃菲尔铁塔、悉尼歌剧院等。

-教师提问：“同学们，你们知道这些伟大的建筑能够屹立不倒的关键因素之一是什么吗？”

-学生可能会回答结构设计、基础牢固等。

-教师引导：“没错，但是结构设计离不开对结构材料性能的深入了解。今天我们就来探究结构设计原理中的结构材料性能。”

2.材料性能探究（30分钟）

-混凝土性能探究

-教师将学生分成小组，每个小组发放一份关于混凝土材料性能的资料（包含课本相关章节内容：混凝土是由水泥、砂、石和水按一定比例配制而成的人造石材。它的抗压强度较高，但抗拉强度很低。其应力-应变关系是非线性的，在加载初期近似为直线，随着荷载增加，曲线逐渐弯曲。）

-教师提出问题：“同学们，从资料中你们能总结出混凝土的哪些强度特性呢？它的应力-应变关系有什么特点？”

-小组讨论后，小组代表发言。

-教师对小组发言进行点评，补充讲解混凝土在不同养护条件下强度发展的差异，以及混凝土强度等级的划分依据。

-钢材性能探究

-教师提问：“对比混凝土，钢材的强度特性有哪些不同？钢材的屈服点有什么意义？”

-小组再次讨论，然后各小组派代表分享讨论结果。

-教师进行总结，强调钢材的可焊性、耐腐蚀性等其他性能对结构设计的影响。

3.材料性能对比（20分钟）

-教师引导：“现在我们已经分别了解了混凝土和钢材的性能，那大家来思考一下，在结构设计中，什么时候更适合用混凝土，什么时候更适合用钢材呢？”

-小组间进行讨论交流。

-教师深入各小组，倾听学生的讨论，适时给予指导。

-小组代表发言，阐述各自的观点。

4.弹性模量探究（20分钟）

-教师讲解弹性模量的概念（课本内容：弹性模量是材料在弹性变形阶段内，正应力和对应的正应变的比值，它反映了材料抵抗弹性变形的能力。）

-教师提问：“同学们，弹性模量对结构设计中的变形计算有什么意义呢？”

-学生思考后回答，教师引导学生从结构的安全性和适用性方面去思考。

-教师通过简单的实例，如梁的变形计算，演示弹性模量在其中的作用。

5.总结（5分钟）

-教师引导学生回顾本节课所学的混凝土和钢材的性能，包括强度、应力-应变关系、弹性模量等内容。

-强调在结构设计中考虑材料性能的重要性。

六、教材分析

本部分教材内容主要围绕结构材料性能展开。对于混凝土和钢材这两种常见结构材料，教材详细介绍了它们的基本力学性能。在编排上，先分别阐述每种材料的性能，再进行对比，有助于学生建立系统的知识体系。教材中的图表，如混凝土和钢材的应力-应变曲线，直观地展示了材料的力学特性，有利于学生理解抽象的概念。然而，教材对于一些复杂受力状态下混凝土强度变化规律的解释较为简略，需要教师在教学中补充实例进行深入讲解。

七、作业设计

请同学们选择一个实际的小型建筑结构（如自家的小仓库、简易车棚等），分析其结构形式，然后根据本节课所学的结构材料性能知识，假设如果要重新设计这个结构，你会选择哪些结构材料，为什么？并撰写一份简单的报告。

八、结语

同学们，今天我们深入探究了结构设计原理中的结构材料性能。结构材料性能是结构设计的基础，希望大家在今后的学习和生活中，继续关注结构材料的发展，不断探索结构设计的奥秘。

一、课题

结构设计原理之结构构件的受力分析

二、教学目标

1.知识与技能目标

-学生能够识别梁、柱、板等常见结构构件的受力形式，包括轴向力、弯矩、剪力等。

-学会绘制简单结构构件的受力图。

2.情感态度与价值观目标

-培养学生严谨的力学分析思维，提高学生解决结构受力问题的能力。

-让学生认识到结构构件受力分析在建筑安全中的重要性。

三、教学重点简简单

1.教学重点

-梁、柱、板的受力特点及典型受力形式的识别。

-受力图的绘制原则和方法。

2.教学难点

-复杂结构中构件的受力分析，尤其是多种