资源简介

苏教版《技术与设计2》第一单元结构与设计学案
无处不在的结构
结构是指事物的各个组成部分之间的搭配和排列。世界上任何事物都存在结构，结构多种多样且决定着事物存在的性质。
自然界中的结构：地球的结构、金刚石的结构、树的结构等；
技术领域的结构：汽车的结构、自行车的结构、一些建筑物的结构等；
社会领域的结构：教育管理系统的结构、家庭的结构、企业的管理结构等。
2. 结构与力
结构：从力学角度来说，结构是指可承受一定力的架构形态，它可以抵御能引起形状和大小改变的力。
构件：一个较复杂的结构由许多不同的部分组成，这些组成部分通常称为构件。
内力：当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，产生一种抵抗外力与形变的力，称为内力。
应力：构件的单位横截面上所产生的内力。 应力达到某一极限值时，结构就会遭到破坏。用公式表示应力为 σ= F/s, 其中, F是内力, S是受力面积, σ是应力。
构件的基本受力形式：拉力、压力、剪切力、扭转力、弯曲力。
受力形式
概 念
拉力
物体所承受的拉拽力
压力
构件承受被挤压的力
剪切力
构件承受两个距离很近、大小相等、方向相反的平行力
扭转力
构件两端承受方向相反的均匀的力,使它发生扭转形变的力
弯曲力
构件承受使它产生弯曲的力
3. 结构的类型
根据物体的结构形态，通常将结构分为实体结构、框架结构和壳体结构。
结构类型
概 念
受力特点
举 例
实体结构
结构体本身是实心的结构
外力分布在整个体积中
实心墙、铅球
框架结构
结构体由细长的构件组成的结构
支撑空间而不充满空间
通信铁塔、建筑用的脚手架
壳体结构
结构体是层状的结构
外力作用在结构体的表面上
贝壳、头盔
4．结构与稳定性
1）结构的稳定性：是指结构在荷载的作用下维持其原有平衡状态的能力。(例：跨栏在跑步中被碰倒)
2）影响结构稳定性的主要因素：重心位置的高低、结构与地面接触所形成的支撑面的大小、结构的形状等。
重心位置的高低：结构的重心越低，结构越稳定。例如，独脚茶几的高度设计的比较低，底座采用较重的材料，台面采用比底座轻的材料，使茶几的重心降低，以提高稳定性。
结构与地面接触所形成的支撑面的大小：结构的底座越大，结构越稳定。例如，建筑、桥梁这类大型的固定结构，底座越大越坚实，稳定性越好。
结构的形状：例如，不在同一直线上的三条腿的板凳就比两条腿的板凳稳定性好。
材料也是影响结构稳定性的因素。例如，汽车的车体采用壳体结构和薄钢板制造，壳体结构可以将结构表面所受到的力分散，薄钢板使车体的质量较轻。
5．结构与强度
1）结构的强度：是指结构具有的抵抗被外力破坏的能力。（例：地震中楼房的倒塌）
2）影响结构强度的主要原因：结构的形状、使用的材料、构件之间的连接方式等。
结构的形状：一是结构的外部形状，二是结构的构件截面形状。
三角形是框架结构中最基本的形状之一，它结实、稳定，所用材料最少。
构件使用的材料：不同材料构成的结构强度各不相同。如一根两端被托起的梁，它的下部经受拉力，上部经受压力。一个坚固的梁的材料必须具有好的抗拉力、压力、剪切力和扭曲力的性能，所以梁通常由不止一种材料制成。如一根混凝土梁含有加固钢筋，混凝土擅长抗压力，而钢筋擅长抗拉力，他们共同形成了非常牢固的结构。
构件之间的连接方式常见的有两类：
铰连接：被连接的构件在连接处不能相对移动，但可相对转动，具体有松螺栓、松铆等，如折叠伞伞骨间的连接、门与门框的连接等。
刚连接：被连接的构件在连接处不能相对移动，但可相对转动，具体有榫接、胶接、焊接等，如固定铁床间的连接、不可移动的桌腿与桌面的连接等。
6、结构设计
1）设计的目标及要求：结构设计应以一种或几种功能的实现为基本目标，应满足设计规范，满足使用者的基本需要。
2）结构设计应考虑的主要因素有：符合使用者对设计对象的稳定性和强度要求，安全因素，公众和使用者的审美需求，使用者的个性化需要，对设计对象的成本控制要求和一定的使用寿命等。
3）在工程的结构设计中，应考虑结构的安全性、适用性和耐久性。在考虑结构的稳定性和强度，使结构在规定的条件下和规定的使用期限内，能实现一定的功能的同时，还要考虑经济因素，如做到用料省、成本低等，也就是说，力求以最低的成本使所建造的结构达到预定的要求。
4）不同的结构设计，应考虑的因素各有侧重，但无论在哪一类用途的结构设计中，安全都是至关重要的因素。
5）在结构设计中还有一些需要考虑的因素，如材料、民俗文化、地域特点等，还可以引导学生思考是否还有其他需要考虑的因素。
7、经典结构设计的欣赏
1）技术的角度：结构使用功能的实现、结构的稳固耐用、结构造型设计的创意和表现力、材料使用的合理性、工艺制造的精美程度等。
2）文化的角度：结构的文化寓意与传达、公众认可的美学原则、反映的时代，民族，习俗方面的特征、结构的个性特征等。
巩固提高
1．下图中，吊兰的支撑架承受__________力，桥墩承受来自桥面及桥上负载的_________力，两端被托住的桥梁受_____________力，大坝承受______________力。
2.观察学校的篮球架，并思考：篮球架要有较高的稳定性，需具备哪些条件？
3、设计一个简易的壁挂书架，综合考虑它的稳定性和强度，并选择合适的材料加以制作。

展开更多......

收起↑