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(共48张PPT)
第一单元 结构与设计
1、了解结构的含义，能结合简单的结构案例,从力学的角度理解结构的概念和分类。
2、能通过技术试验分析影响结构的稳定性和强度的因素并写出试验报告，理解结构与功能的关系。
3、熟悉设计一个简单结构应考虑的主要的因素，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。
4、学会观察结构的实用性和美观性，能从技术和文化的角度欣赏并评价典型结构设计的案例。
基本要求:
一 常见结构的认识 2
①了解多种形式结构如生态结构、框架结构（钢、木、石、塑、水泥等材料主建）、实体结构等的含义，理解“无处不在的结构”。
②理解结构与力的关系。开拓视野查找资料，研究结构形式与力的关系，注意结构的广泛性，不局限在建筑结构的理解。通过试验了解力的作用。
③了解结构的类型与作用，通过试验引导学生对结构类型承受力的理解。
④能对简单的结构实例进行分类。
1. 无处不在的结构
结构Structure是什么？（广义含义）
结构是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列。
注意：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。
蜂巢
蜘蛛网
恐龙骨骼
人体骨骼
树
树
利用自然地形结构 水坑里竟然设计出这样一座大酒店
上海松江有个100米深石场，还有一个小湖。 Atkins设计公司就在这里设计了一个22世纪风格的五星级的松江大酒店。建筑宏伟壮观，有一组瀑布状的玻璃幕墙，非常漂亮。这还是一座极为环保的建筑，整个酒店的屋顶种满绿草，石场为酒店提供了良好的温度控制。酒店总共能住1000位客人，他们可以享受酒店里的餐厅、咖啡厅、健身房、宴会厅、水下水族馆、会议厅、泳池、攀岩......
松江大酒店
苍耳子 　植物形态　一年生草本，三角状卵形，先端锐尖，基部心形。边缘有缺刻或3～5浅裂，有不规则粗锯齿，两面有粗毛；头状花序顶生或腋生，雌雄同株，雄花序在上，球形，花冠筒状，5齿裂；雌花序在下，卵圆形，外面有钩刺和短毛。花期7～10月，果期8～11月。 生于荒地、山坡等干燥向阳处。分布于全国各地。
应用　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　.用于不闻香臭、时流浊涕，鼻渊头痛，外感风寒，恶寒无汗，风寒头痛。本品温和疏达，味辛散风，苦燥湿浊，通窍止痛，常配伍辛夷、白芷、薄荷同用，即苍耳子散。
案例1
与尼龙搭扣
案例2
人类飞翔的梦想源于展翅高飞的鸟，鸟因为有它自由流畅的体形和翅膀结构，飞机原型源于飞鸟形体结构的仿生。
中国的大飞机在研制中
鹰眼
与导弹跟踪系统
马上行动
在生产生活中那些产品的结构是受到自然物体的结构的启发而产生的
案例分析
找一找
除自然界外，还有在技术领域和社会领域，也存在着普遍的结构现象。
请阅读
P004
魁斗克大桥的坍塌
马上行动
例举印象较深的有关结构的事例
美国明尼苏达州一座跨越密西西比河的公路桥07．8．１傍晚发生坍塌
07.8.13湖南湘西自治州凤凰县境内凤大公路(湖南凤凰至贵州铜仁大兴机场)堤溪段大桥突然垮塌
2 结构与力
2.1 结构（力学含义）
结构是指可承受一定力的架构形态；
可以抵抗能引起形状和大小改变的力；
由若干构件组成。
构件的抵抗力称为内力。
单位面积上的内力称为应力。（σ=F/S ）
应力达到某一极限时，构件被破坏。
说明
自行车轮的结构
F
S
F是内力，Ｓ是受力面积， σ 是应力，应力是结构的单位横截面上产生的内力，当内力达到某一极限时，结构就会遭到破坏。
σ ＝
马上行动
指出下例结构可以抵抗来自外界那些方面的作用力。
建筑物的窗户
餐桌
硬纸包装箱
参考答案：
建筑物的窗户：
餐 桌：
硬纸包装箱：
抵抗来自建筑物墙的正向和侧向的压力、风的作用力，及其自身的重力等
承受来自桌面物体的压力和它自身的重力等
承受箱内物体的重力、箱内物体向外的挤压力以及自身的重力等
通过以上例子可以得出：结构可
以抵抗来自外界的作用力，那结构一
般会受到哪一些力？
拉力：物体所承受的拉拽力。
拔河！
压力：挤压物体的力。
趁热打铁！
剪 切 力： 两个距离很近，大小相等，方向相反，且作用于同一物体上的平行的力。
修理草坪！
剪刀、钢丝钳
扭转力：反方向向物体两端均匀施力，使物体发生扭转形变的力。
拧干衣服！
拧瓶盖
麻花条
弯曲力：作用于物体，使它产生
弯曲的力？？？？？
钓 鱼！
拉力 作用于物体 ,使它产生弯曲的力
压 力 两个距离很近 ,大小相等,方向相反,且作用于同一物体上的平行力
剪切力 挤压物体的力
扭转力 物体所承受的拉拽力
弯曲力 反方向向物体两端均匀施力,使物体发生扭转形变的力
马上行动: 请连线，再思考相应的例子
构件受力形式：四种
拉力、压力、剪切力、扭转力
马上行动
力的分析
探究：
观察右图,说明
石磨的推杆为
什么要用一根
绳子吊起来。
答案： 1、低消推杆自身的重力
2、保持人在推磨过程时推杆始终在平行于 地面的平面上运动；
小试验:
试验不同纸板的承受压力 P008
10X40不同质量的纸板----
3 结构的类型
1 实体结构
实心结构。
受力情况：外力分布在整个体积中。主要承受压力。
举例：墙壁、柱子、实心球。
2 框架结构
受力情况：空间框架体。如铁塔架，脚手架，建筑框架体。
由细长的构件组成。
受力情况：支撑空间却不充满空间。 可以承受压力和拉力等。
3 壳体结构
受力特点：外力作用在结构体的表面上。特别是当顶部受到压力时，它能将力均匀扩散。
4 组合结构
埃
菲
尔
铁
塔
锤
子
砧板
课桌椅
书柜
做P011　马上行动
总结
一、常见的结构
无处不在的结构：定义，自然界结构的作用
结构与力：定义，构件，四种外力，内力，应力
结构的类型：四种结构本资料来自于资源２１世纪教育网www.21cnjy.com
课题 1.2 稳固结构的探析 课时 1 教学方法 讲授、任务驱动
教学目标 知识与技能：1.能通过技术实验分析形象结构的稳定性和强度的因素；2.理解结构与功能的关系；过程与方法：经历简单的技术试验过程，学会简单的技术试验方法。情感、态度和价值观：理解技术的文化特性和艺术特性，具有一定的对技术文化的理解和选择能力。
教学重点解决对策 能通过技术试验分析影响结构的稳定性和强度的因素，并写出试验报告。
通过分析大量案例，充分让学生参与讨论，解决教学重点
教学难点解决对策 能通过技术试验分析影响结构的稳定性和强度的因素，并写出试验报告。
通过分析大量案例，充分让学生参与讨论，解决教学重点
教学过程 实施内容 学生反应
引入 引入 (2’)，复习上节课的要点，实体结构、框架结构、壳形结构的受力特点。提出不同的结构所能承受的力不同，它的稳固性也不一样。 回忆上节课的内容，巩固已学知识
新课教学 一、(3’)通过播放一系列的建筑事故图片，分析这些事故发生的原因，让学生了解结构稳固的重要性，然后思考：影响结构稳固的因素有哪些？生：回答师：影响结构稳固的因素有很多，我们通过学习结构的稳定性、结构的强度来共同探讨，那么，什么是结构的稳定性呢？屏幕显示：结构的稳定性是指结构在荷载的作用下维持其原有的平衡形式的能力。结构的稳定性是讨论结构整体的问题屏幕显示：结构的稳定性是指结构在荷载的作用下维持其原有的平衡形式的能力。结构的稳定性是讨论结构整体的问题二、影响结构稳定性的主要因素首先提出问题：影响结构稳定性的主要因素有哪些？让学生带着问题思考学习下面的内容。1.结构的稳定性与重心位置A、屏幕显示落地扇的图片师：落地扇为什么不易倾倒？生：思考回答师：分析，落地扇的底座采用较重的材料，风扇比底座轻很多，使落地扇的重心降低。B、屏幕显示不倒翁师：不倒翁为什么会不倒？如果在它脖子上挂上一定数量的铁环，它还会不倒吗？生：思考回答师：分析，不倒翁的重心很低，就在它与地面的接触点上，所以不倒，如果往它的脖子挂上铁环，它的重心位置升高了，当铁环达到一定数量时，不倒翁就不在是不倒翁了。C、屏幕显示比萨斜塔的图片，比萨斜塔为什么不倒塌？（简单介绍比萨斜塔。） 通过分析长方体重心的垂线位置与稳定性示意图，使学生容易理解，比萨斜塔不倒的原因是它的重心所在点的垂线落在塔的底面的范围内。当塔倾斜到一定程度，重心的垂线不再落在塔的底面时，塔就会倾倒。引导学生得出结论：结构的稳定性与重心位置有关。小资料（中国的斜塔）：辽宁瑞州古塔，现存塔身高10米，塔身向东北方向倾斜12度，塔尖水平位移1.7米。该塔建成之后虽几经地震与洪水破坏，却始终斜而不倒，堪称奇迹。2、结构的稳定性与支撑面积的大小A、 屏幕显示大坝的图片师：为什么大坝的横截面总是建成梯形？生：思考回答师：大坝需要承受很大的力的作用，如自身的重力，水的冲击力、压力等等，要起到防洪的作用，大坝必须要求非常稳固。大坝建成梯形，增大了与地面接触所形成的支撑面，支撑面越大越坚实，稳定性就越好。B、屏幕显示课桌的图片师：为什么许多课桌椅的支撑脚要做成往外倾斜？生：思考回答师：分析。这是为了进一步增大与地面接触所形成的支撑面积，增加稳定性。从而引导学生得出结论：结构的稳定性与支撑面积大小有关。注意：支撑面≠接触面。3、结构的稳定性与它的几何形状有关。A、屏幕显示A字形梯的图片师：A字形梯为什么载人时能够保持稳定？如果没有梯子中间的拉杆将会怎么样？生：思考回答师：分析，一般情况下，梯子打开的时候，梯面与地面组成三角形，梯子本身就能站得稳。当连接两个梯面的横杆拉直时，两个梯面的上半部分就与横杆构成了稳定的三角形，这就进一步加强了梯子的稳定性，保证梯子能承受人体的压力。如果没有梯子中间的拉杆，载人时就不能保持稳定。B、屏幕显示照相机三脚架的图片。师：照相机的支撑架为什么常使用三脚架而不用其他形状？生：思考回答师：分析，因为三角支架与地面有三个接触点，形成的三角形结构使照相机的支撑架更容易稳定。师：通过上面的分析，我们知道，结构的稳定性与它的几何形状有关。补充（三角形稳定性的应用）：建筑中广泛运用了三角形的稳定性。房子、桥梁的桁架大多都是由多个三角形构成的；钢架结构的十字梁同样是运用这一原理，在四边形的框架中用两条杆件作对角线，形成多个三角形，既节省了材料，减轻了结构的质量，又有效地加强了结构的强度和稳定性。十字钢梁也是建筑中常用的构件，如在高压输电的铁塔、悬索桥的塔架，以及摩天大楼钢架结构中都被普遍地采用。三、结构的强度1、结构的强度是指结构具有的抵抗破坏的能力。（可与稳定性作比较）2、结构的强度与什么因素有关？结构的形状、结构的材料与连接。2.1 结构的形状通过介绍空调架和金刚石的结构，分析结构的形状对结构的强度有很大的影响，即使是相同材料，如果横截面积不一样，结构的强度也不一样。2.2⑴强度与材料我们都会有这样的经验，用手挤压纸杯，纸杯就会变形；而用同样的力挤压不锈钢杯，不锈钢杯的外形则无明显改变。这说明了结构强度与材料有关。拓展：使用钢筋混凝土结构的好处是什么？混凝土擅长抗压力，而钢筋擅长抗拉力。2.3结构的连接结构的连接是指通过一定的连接物将构件组成整体结构。铰连接：被连接的构件在连接处不能相对移动，但可以相对转动，具体有松螺栓、松铆等。刚连接：被连接的构件在连接处不能相对移动，也不能相对转动，具体有榫接、胶接、焊接等。四、结构的功能结构对事物的功能和作用产生着直接的影响，结构的改变可能导致功能的改变，通过多用起子的例子来说明这一点。 小组讨论，认真思考 观察思考 认真听取案例的分析 积极思考 小组讨论，积极思考，得出答案 深受启发，提高创新思维
小结与练习 一、结构的稳定性 影响结构稳定性的三个因素：重心位置、支撑面积的大小和结构的形状二、结构的强度 影响结构强度的三因素：结构的形状、结构的材料与连接三、结构与功能 回忆上课内容，巩固所学东西
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二 稳固结构的探析 3
①通过组建结构案例实效试验，了解结构的稳定性，同时了解影响结构的有关因素。
②理解结构强度与结构形状、使用的材料、结构之间的连接方式等因素有密切的关系。其中结构的连接方式是一个技术要点，技术要点的质量直接关系到结构的强度，可作重点分析。
③理解结构的功能。了解结构的合理性、人文性，符合科学性等。
1 结构与稳定性
结构的稳定性(Stability)是指结构在负载的作用下维持其原有平衡状态的能力。它是结构的重要性质之一。
台风过后的灾害
打破原有的平衡状态出现了不稳定现象
04年5月23日，巴黎戴高乐机场2Ｅ候机厅顶棚发生坍塌事故，事故原因：金属构件本来也负担着顶棚的重量，但弧度结构上的裂痕使这个构件逐渐穿过了顶棚，不再支撑数十吨重的顶棚，最终导致拱形顶棚发生坍塌。
马上行动
影响结构稳定性的主要因素
影响结构稳定性的因素有多种，主要有：
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
木雕圆桌、圆凳 受地面积大 摆放稳定
卫星电视接收天线 支撑杆有螺丝固定在大框架上
摄影棚的摄象机、射灯均为三角架支撑
比萨斜塔(CAMPANILE DI PISA)是世界建筑史上的一大奇迹。由于塔身压力过重和地质松软，南面的地基比北面约低２米。在施工期间塔身既出现轻微倾斜，随着工程的进度，倾斜度不断增加。到塔身建到第三层时，可明显看出倾斜，曾一度停工。一百多年以后，经工程师托马索·皮萨诺精心测量和计算，证明比萨斜塔虽倾斜，但不会倒塌，使工程继续按原设计继续施工，直到竣工。
重心点的垂线位置，落在结构底面的范围内
双脚支撑轻骑车
单脚支撑自行车
履带式小轿车
想一想
分析不同垒法的墙，当施加同样的力时，哪种垒法的墙不容易推倒？稳定性最强，你认为最好的垒法是什么？
小试验：
试验一：
技术与设计2活动手册 活动一
试验二：
2 结构与强度
结构的强度(Strength)是指结构具有抵抗被外力破坏的能力.
海啸
大坝
拔河
绳子的强度
普洱地震
唐山地震
影响结构强度的主要因素
结构的强度与结构的形状、使用的材料、构件之间的连接方式等因素有密切的关系。
交绰搭建增加结构强度
铝合金A字形梯
结件连接方式
结构的强度与结构的形状、使用的材料、构件之间的连接方式等因素有密切的关系。
结构形状
各种形状的横截面构件，所承受力的程度是不一样的。
三角形是框架结构最基本的形状之一，结实、稳定、材料最少。在四边形、六边形构件中，加上三角形支撑件，就可大大增加构件的牢固程度。
泰顺廊桥的结构原理：
廊桥结构的基本组合单元是六根杆件，纵向四根、横向两根，平面呈“井”字形。利用受压产生的摩擦力，构件之间越压越紧。这种结构，不用钉铆，只需用相同规格的杆件，别压穿插，搭接而成。从力学上分析，上端的纵梁压在横梁上，横梁又压在相对一根纵梁上，上下两根纵梁夹住一根横梁，摩擦力使得横梁不能滑动，结构简单而奇妙，这种结构，整体为拱形结构，因此沿拱心线整体受压，不会产生弯矩，就每一根杆件来说，又是最简单的简支梁，承受两种集中荷载。桥的构件统一，无特殊，异形的构件，伐下的树木只需经少量人工即可制成合格构件，而且，装卸方便，拆桥时可以做到不损构件，且可重复利用。小杆件便于运输，用小构件形成大跨度，经济合理。“虹桥结构”有很好的受压性能，只要两端固定，桥就能很好地承受向下的荷载，由于结构的特殊，桥受到向上的反弹力，就很容易失稳遭受破坏。为此，泰顺的虹桥都采用了廊桥这种形式，桥上建廊屋非但不是负担，反而增加了稳定性。每当山洪爆发时，当地居民将家中最重的物体或大石头搬到桥上来增加桥的稳定性。
木拱桥以较短的木材，通过纵横相贯，犹如彩虹飞架宽阔水面，其巧妙的结构，令人惊叹！
小试验:
材料清单：
一次性筷子若干根，硬纸板，钩码一盒
活动任务：搭廊桥
1、依据示意图用筷子搭建一座廊桥
2、在搭好的桥上放一张硬纸板，然后在纸板上放钩码；观察比较廊桥载重量与桥的稳定性有什么关系。
讨论与交流：观察比较廊桥载重量与桥的稳定性有什么关系。理解“在一定范围内，拱形廊桥载重越多越稳定的科学内涵”。
结构的 材料
不同材料构成的结构，其强度各不相同。有抗拉力、压力、剪切力和扭曲力性能的，所以在不同结构不同要求中，选择不同特性的材料。
梁的示意图
压力
拉力
跳板材料
结构构件的连接
铰连接：被连接的构件在连接处不能相对
移动，但能相对转动。
刚连接：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。
榫接
胶接
焊接
马上行动
P 020
探究
P020
3 结构与功能
结构不仅是事物存在的一种形式，而且对事物的功能和作用产生着直接影响。结构的变化可能导致功能的变化。
残疾人专用电动车
链 接
中国土木工程网：http://www.civil./
中国建筑网　http://www./
马上行动
设计制作　　屏风
（选用本地合适材料）
交流　屏风
１、设计方案（包括图样）
２、模型或原型
３、评价报告（包括说明书）(共33张PPT)
第二节 稳固结构的探析
魁北克大桥坍塌事件
(1907年8月29日 )
戴高乐机场倒塌事件
候机楼内部
倒塌现场
（2004年5月23日)
影响结构稳固的因素有那些？
一、结构的稳定性
二、结构的强度
一、结构的稳定性
结构的稳定性是指结构在负载的作用下维持其原有的平衡状态的能力。
结构的稳定性与什么因素有关？
想一想：
影响结构稳定性的因素
因素一：重心位置
比萨斜塔为什么不倒塌？
想一想：
辽宁瑞州古塔，现存塔身高10米，塔身向东北方向倾斜12度，塔尖水平位移1.7米。该塔建成之后虽几经地震与洪水破坏，却始终斜而不倒，堪称奇迹。
小资料：中国的斜塔
影响结构稳定性的因素
因素二：支撑面积的大小
想一想：
为什么大坝的横截面总是建成梯形的？
为什么许多课桌椅的支撑脚要做成往外倾斜？
想一想：
影响结构稳定性的因素
因素三：结构的形状
A字形梯为什么载人时能够保持稳定？
如果没有梯子中间的拉杆将会怎么样？
想一想：
想一想：
照相机的支撑架为什么常使用三脚架而不用其他形状？
想一想：
单脚支撑的自行车放稳的原因分析
影响结构稳定性的因素：
结论
重心位置 结构形状 支撑面积
拓展：不稳定的结构应用
结构的强度是指结构具有的抵抗破坏的能力。
二、结构的强度
结构的强度与什么因素有关？
想一想：
结构的形状、结构的材料与连接
2.1 结构的形状
空调架
金刚石及其内部结构
2.1 结构的形状
相同材料，相同截面积，不同截面形状的构件强度不同。
2.2、强度与材料
结构的强度与材料有关
VS
纸杯
钢杯
使用钢筋混凝土结构的好处是什么？
拓展
结构的连接是指通过一定的连接物将构件组成整体结构。
2.3 结构的连接
结构构建的连接通常有以下两类：
铰连接 刚连接
2.3 结构的连接
铰连接：被连接的构件在连接处不能相对移动，但可以相对转动，具体有松螺栓、松铆等。
2.3 结构的连接
刚连接：被连接的构件在连接处不能相对移动，也不能相对转动，具体有榫接、胶接、焊接等。
2.3 结构的连接
胶接
榫接
三、结构与功能
结构对事物的功能和作用产生着直接的影响，结构的改变可能导致功能的改变
多功能起子
小结
一、结构的稳定性
影响结构稳定性的三个因素：重心位置、支撑面积的大小和结构的形状
二、结构的强度
影响结构强度的三因素：结构的形状、结构的材料与连接
三、结构与功能

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