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结构与设计 （习题课）
【学习目标】
1．理解结构的概念、分类和受力形式，明确稳固结构的影响因素。
2．通过典型例题和案例的分析，提高分析、设计、优化、欣赏结构的能力。
3．树立联系生活解决实际问题的意识，提高对技术文化性的理解。
【课前延伸】
一、内容与标准
知识点1: 认识结构
【目标要求】了解结构的涵义，能从力学的角度理解结构的概念和一般分类。
结构：是指事物的各个 之间的有序搭配和排列。如：
从力学角度来说, 结构是指可承受一定 的架构形态, 它可以抵抗能引起形状和大小改变的力。
类型：实体、框架、壳体、组合（从受力特点上分）。
①实体结构：结构体本身是 的，它的受力特点是：外力分布在整个体积中，如： 。
② ：结构体由细长的构件组成，受力特点：支撑空间而不充满空间。如： 。
③ ：层状的结构，受力特点是：外力作用在结构体的表面上，如： 。
④组合结构：生活中很多物体的结构是由两种或两种以上的基本结构类型组合而成，称为组合结构，如埃菲尔铁塔等。
知识点2：结构的受力
【目标要求】能结合1～2种简单的结构案例，分析结构是如何承受应力的。
拉力 两个距离很近，大小相等，方向相反，且作用于同一物体的平行力 拔河
压力 物体反承受的拉拽力 剪刀
剪切力 反方向向物体两端均匀施力，使物体发生扭转形变的力 拧衣服
扭转力 挤压物体的力 弯弓
弯曲力 作用于物体，使它产生弯曲的力 压路机
内力：构件受到外力作用时，内部各质点之间的相互作用会发生改变，产生一种抵抗的力。应力：构件的单位横截面积上所产生的内力，当应力达到某一极限值，结构会遭到破坏。
判断一个构件的强度，就要从应力来判断。σ=N/A，其中N是内力，A是受力面积， 是应力。
知识点3：分析结构
【目标要求】能通过技术试验分析影响结构的强度和稳定性的因素，并写出试验报告。
重心高低
结构的稳定性 支撑面的大小
结构形状
结构的形状 铰链接
　　　　 结构的强度 构件的连接方式
使用的材料 刚链接
结构的稳定性：是指结构在负载的作用下维持其原有 状态的能力。
对于一个结构而言，如果 所在的垂线落在 的范围内，就是稳定的，不会出现倾倒。
结构的强度：是指结构具有的抵抗被外力破坏的能力。
是指被连接的构件在连接外不能相对移动，但可相对转动，具体有松螺栓、松铆等。如门与门框的连接； 是指被连接的构件在连接处既不能相对移动，也不能相对转动，具体有榫接、胶接、焊接等，如固定铁床架的连接。
结构的形状不仅有外部形状也有构件的内部横截面形状。
不同材料的链接方式和加工工艺，强度也不同。结构的局部或形状的改变能实现新的功能。
知识点4：设计结构
【目标要求】能确定一个简单对象进行结构设计，并绘制设计图纸，做出模型或原型。
设计应考虑的主要因素：①使用对象的稳定性和强度要求；②公众和使用者的审美需要；③使用者的个性化需要；④设计对象的成本控制和一定使用寿命。
结构设计案例中包括：①设计项目，设计对象（一个什么设计结构）；②设计要求，满足使用者的需要；③设计分析，从稳定性和强度材料、连接方式等的角度分析；④设计准备，材料、工具设备等；⑤设计方案，结构的制作方案。
知识点5：欣赏结构
【目标要求】能从技术和文化的角度欣赏并评价典型结构设计的案例。
①使用功能 ②稳固功能 ③设计的创意和表现力
技术角度 ④材料使用 ⑤工艺的精湛程度
欣赏结构 ①文化寓意与传达 ②美学原则
文化角度 ③时代、民俗、习俗 ④个性特征
【当堂练习】【必做题】
1．在使用螺栓连接两块木板时，当两个F作用于物体时，构件沿交界面发生相对错动。此时螺栓主要受到：（ ）
A、弯曲力　 B、剪切力 C、压力　D、拉力
2．仿生技术、微型照相机、人造卫星拍摄系统、能自动调焦的针孔摄像头用（ ）进行方案构思。
A．草图法 B．联想法 C．奇特构思法 D．模仿法
3．大型电器包装箱一般在侧面开有二端是圆角的长方形手提孔，以方便搬移电器，二端的圆角主要是为了（ ）
A．圆形比较美观 B．相同周长，圆面积最大，可省材料
C．眼睛是圆的，便于住里面观察 D．有利于应力均匀分散，防止破坏包装箱
4．臂力器是一种锻炼人的上肢力量、增加手臂肌肉强度的健身器材。当人们使用它锻炼身体时，臂力器受到的力主要是：（ ）
A．拉力 B．剪切力 C．扭转力（扭矩）D．弯曲力（弯矩）
5．如图所示是农民从水井里打水的情景，辘轳套在固定的木轴上，井绳绕在辘轳上，摇动把手使辘轳转动从而带动水桶上升，辘轳受到的力主要是：（ ）
A．拉力 B．剪切力 C．扭转力（扭矩） D．弯曲力（弯矩）
6、钻石有令人难以置信的强度，就是因为它的分子结构为四面体，每个四面体都有四个角、四个面和六条边，每一个面都是一个三角形，说明钻石的强度与（ ）有关。
A、结构的形状 B、使用的材料 C、构件之间的连接方式 D、稳定性
7．在校运动会上某同学发现，有很大一部分同学不喜欢稳坐在看台上观看比赛，而是喜欢更接近现场，于是在比赛项目结束的中间过程有很大一部分同学会选择坐在地上，或者坐到裁判桌子上。于是他想根据这一现象为同学们设计一种便携式的小板凳。根据你所学的设计过程，你觉得这位同学首先要做的是（ ）
A．提出设计题目，明确设计要求 B．收集设计所需要的信息
C．绘制草图 D．提出解决问题的多个设想
8、观察以下四个关于三脚架的图，然后判断以下四种说法中，正确的是：（　　）
A.支撑面大的肯定比支撑面小的稳定 B.结构越稳定，强度越大
C.结构强度越大，越稳定
D.重心所在点的垂线落在支撑面内的结构是稳定的
9．如图，汽车的引擎盖在结构中属于哪种类型：（　　）
A．实体结构　B．框架结构　C．壳体结构　D．组合结构
10．在汶川地震中，灾民临时居住的帐篷，它的主体在结构类型上属于：（ ）
A．壳体结构 B．组合结构 C．框架结构 D．金属结构
11．在下列对砖头进行的测试中，哪一种是抗压性能测试：（　　）
12.水泥梁在受力后会发生形变，见图，此时它的上、下表面（沿表面）的受力：（ ）
A．上表面受到压力，下表面受到压力；
B．上表面受到压力，下表面受到拉力；
C．上表面受到拉力，下表面受到压力；
D．上表面受到拉力，下表面受到拉力。
13．如图，支撑柱（自身重力不计）在桌面重力的作用下，会产生应力，下列说法正确的是：（ ）
A．支撑柱上下各个部分受到的应力大小相同
B．支撑柱直径最大的地方受到的应力最大
C．支撑柱直径最小的地方受到的应力最大
D．支撑柱上各个部分受到的应力大小仅与桌面重力的大小有关
14．如图所示是一款我们日常生活中经常使用的瓷碗，这种碗的碗脚在制作上用料一般都比较厚，采用这种设计的主要目的是为了：（ ）
A.不太烫手 B.美观 C.增加瓷碗的稳定性 D.增加瓷碗的强度
15．如图所示，自行车在单脚支撑杆的支撑下保持稳定。如果不断地扩大支撑杆与自行车之间的夹角θ，结果是：（ ）
A．支撑面越来越大，结构越来越稳定
B．重心越来越低，结构越来越稳定
C．稳定性从差逐渐变好，又从好逐渐变差
D．稳定性从好逐渐变差，又从差逐渐变好
16．下列不属于结构稳定性范畴的是：（ ）
A．电风扇的底座较重B．儿童自行车的两个侧轮
C．户外广告牌的三角形结构 D．A字形梯中间的拉杆
17．电热水壶的底部，一般制成如图所示的凹凸不平的形状，这样设计是为了：（ ）
A．增大受热面积 B．减小底部变形 C．美观 D．制造方便
18．汽车的传动轴受到主要的作用力是（ ）
A.拉力 B.压力 C.弯曲力 D.扭转力
19．可以用受力结构的稳定性来解释的事实是（ ）
　 A鸡蛋在某种情况下可以承受很大的外力　 B 广告牌被台风吹倒
　 C　耳机与电脑主机的插口接触不良，听不到音乐 D 拔河的绳子断裂
20．走钢丝的人手上拿着一条长棒的目的是（ ）
A.美观 B.降低重心 C.调节重心 D.支撑
21．我们常用的A形梯不采用铅合金片，而采用长方形截面的构件，这说明（ ）影响结构强度
　 A材料　B形状　C构件　D连接方式
22．分别在一根竹杆和一根同样尺寸的脆性塑料杆上不断加挂相同质量的重物，竹杆比脆性塑料杆能挂更多重物而不会断裂，说明了（ ）影响结构的强度。
A.材料 B.结构的形状 C.构件横截面形状 D.构件的连接方式
23．好多药瓶的瓶盖侧面都设计有密集的竖条纹，其目的是 ，有的矿泉水瓶子有若干凸起的横向纹路，它的作用是 。
24．小明的铝合金书架断裂了，他最好采用那种连接方式进行修补（ ）
A.焊接 B.榫接 C.胶接 D.铆接
25． F1（世界一级方程式）赛车比赛是一项“极速运动”。比赛时，赛车要想跑出很高的速度，必须保持运动过程中的稳定性，那么赛车应怎样进行设计（ ）
A.流线型外型，底盘高，很重 B.流线型外型，底盘低，很轻
C.弧线型外型，底盘低，有一定自重 D.流线型外型，底盘低，有一定自重
26．易碎产品在包装时需要一些特殊的设计方法以防止产品摔碎，这种包装应该侧重于（ ）
A.稳定性 B.强度 C.美观 D.安全
【选做题】27． 如图，是一个用在转角固定的金属附件，在直角的金属转角外侧加了三角形的金属连接片，其目的是：（ ）
A．增加固定的强度； B．增加被固定器具的稳定性；
C．使固定部分更美观； D．提高售价，获得更多的利润。
28．某班级在通用技术课上，进行了结构设计与制作比赛：用规定数量的木筷搭建规定高度的支持架，看谁制作的支撑架能承受的压力最大。结果图示的结构得到了冠军。该结构获得冠军的主要原因是：（ ）
A．采用了木质的筷子 B．采用了三角形的结构
C．支撑面大 D．重心低
29．如下靠上边图是一张四脚小方凳的直观图及视图，由于天气干燥，榫接部位松动，出现左右摆动，小明准备用方木条、铁钉为原材料．进行加固．如下靠下边图所示，效果最好的方法是( )
　　　　　
30．如右图．椅子的脚粗细不一，一个人坐上去之后，关于A、B两处应力的大小，下列说法正确的是( )
A． A处应力大．B处应力小 B．A处应力小，B处应力大
C． A、B两处的应力一样大 D．A、B两处的应力大小不能比较
31.钻石有令人难以置信的强度，就是因为它的分子结构为四面体，每个四面体都有四个角、四个面和六条边，每一个面都是一个三角形，说明钻石的强度与（ ）有关。
　 A结构的形状　B使用的材料　C构件之间的连接方式 　D稳定性
32.超市里冷冻食品的塑料包装盒通常选用白色的，并在盒子的底部压制出一些几何图案的凹凸槽，这主要是为了（ ）
A．减少食品与包装盒的接触面积 B．保持温度不变、缓冲震
C．减少热量吸收、增加抗形变能力 D．减轻包装质量、缓冲震动
33. 范仲淹的“先天下之忧而忧，后天下之乐而乐”使岳阳楼闻名天下。它是一座三层的纯木结构建筑，斗拱、飞檐的结构复杂，工艺精美，令人惊叹。斗拱使屋面凹曲，飞檐使沉重的建筑增添了轻快欲飞的美感，体现了高贵华美的风韵，丰富了中国古代建筑文化。可以从哪两个角度来欣赏评价经典结构（ ） ①技术 ②工艺 ③民俗 ④文化
A. ①② B．③④ C．①④ D．②③
34.某班同学在教室里布置了一些花草，他们把直杆AB的一端固定在墙上将吊兰挂起来，如右图所示。
（1）结构受力的基本形式有压力、拉力、弯曲力和剪切力等。请说出AB杆的主要受力形式。
（2）简述这个结构存在的缺陷。
（3）在不改变杆的固定点A和悬挂点B的前提下，简述你对这个结构提出的改进方法？并在原图上标注改进方案。
【总结反刍】
审题要注意哪些方面？
分析结构题目的思路是怎样的？
本节课你最大的收获是什么？
结构分析
A. B. C. D.
A. B. C. D.

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