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第六章 结构与设计
目标导航：
1、了解结构的含义，能从力学的角度理解结构的概念和一般分类
2、能结合1——2种简单的结构案例，分析结构是如何承受力的
3、能通过技术试验分析影响结构的强度和稳定性的因素
4、能确定一个简单的对象进行结构设计，并绘制设计图纸，作出模型或者是原型
5、能从技术和文化的角度欣赏并评价典型结构设计的案例
知识梳理：
考点一：认识结构
1、结构的含义：结构是指可承受一定应力的形态，可以用来抵抗引起形状和大小改变的力
2、结构与力：
①、内力，当一个结构受到外力作用时，内部各个指点之间的相互作用会发生改变，产生抵抗的力，我们称之为内力
②、应力，构件的单位面积所受的内力称为应力σ=F/S 单位是帕
③、构件的基本受力形式：拉力、压力、剪切力、扭转力、弯曲力
3、结构的类型：
①、实体结构：外力分布在整个体积中，可以连续传递载荷，适宜承受压力。例如长城、三峡大坝、实心墙、实心球等
②、框架结构：特点支撑空间而不充满空间，能承受垂直和水平载荷（既能承受拉力又能承受压力）例如：窗户、画框、房子、脚手架、自行车、鸟巢
③、壳体结构：特点是外力作用在结构体的表面上，有弧面整体分担承受（将力均匀的分散）例如：头盔、汽车、飞机外壳、饮水杯、文具盒等
例题1：吊扇在启动的瞬间，吊杆的主要受力形式有（ A ）
①拉力 ②压力 ③剪切力 ④扭转力
A、①④ B、①② C、①③ D、②③
练习1：2011（山东胜利一中）框架结构中，一个构件断裂，断点的两端分开，据此判断这个构件所受到的力是（ A ）A、拉力 B、剪切力 C、扭转力 D、压力
练习2：2010（山东兖州）大多数的下水道截面是圆形的，这是因为（ A ）
A、地面压力可以沿着外表扩散 B、方便运输 C、容易畅通 D、节省材料
考点二：探究结构
1、结构的稳定性，即结构保持平衡状态的能力
（1）、影响结构稳定性的因素：结构的形状、支撑面的大小，重心位置
（2）、增加结构稳定性的方法：增大底面积，降低重心位置，利用三角形框架及组合结构；减少长细比。
2、结构的强度
影响结构强度的因素：结构的形状、材料、连接方式等。结构的形状包括结构的外部形状和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，他结实、稳定、所用材料少。
3、结构的连接：刚连接和铰链接
例题1：2011（山东济宁）如图是一只同住的飞马雕塑，他可以平稳的放在桌子上而不倒，是因为（ C ）
A、制作工艺精湛 B、材料是铜、密度大、性能佳
C、重心落在支撑面内 D、重心较低强度高
练习1：由于儿童的平衡能力较差，为了防止翻车，大多数童车的后轮两侧会加一个小轮这样做的目的是（ D ）
A、增大摩擦力，方便制动停车 B、降低了中心，增强了结构的稳定性
C、增大了结构与地面的接触面，增强了结构的稳定性
D、增大了结构与地面的支撑面，增强了结构的稳定性
练习2、2011（山东德州）在日常生活中，重心的位置是决定结构稳定性的一个重要因素，以下哪一种结构不是利用降低重心高度来实现其稳定性的（ C ）
A、电风扇的底座 B、儿童陀螺玩具 C、自行车的支撑架 D、不倒翁玩具
考点三：结构设计和典型结构的欣赏
1、结构设计是属于设计中的一种类型，它必须遵循一般的设计方法和过程，同时结构设计还必须考虑它自身的特点，及结构的受力情况、结构的稳定性、强度、连接方式、材料的选取等。并对其进行基本描述，还要从实用和美观的角度考虑造型设计。
2、简单结构设计的一般过程：①、明确设计目标及要求 ②、形成初步设计方案 ③、模型制作 ④、检测、优化和改进设计 ⑤、评价
3、欣赏结构设计作品，可以从技术与文化两个角度进行
技术的角度主要有：结构功能、稳固耐用、造型设计的创意和表现力、材料使用的合理性、工艺制造的精湛程度等。
文化角度主要有：文化寓意与传达、公众认可的美学原则、反映的时代、民族、习俗方面的特点、结构的个性特征等。
典例分析：
练习1：2011山东菏泽一中）欣赏评价经典结构的技术角度不包括（ C ）
A、材料 B、制造工艺 C、民间风俗 D、使用功能
跟踪监测：
1、以下结构中不属于利用不稳定结构实现某些功能的是（ ）
A、游乐设施的跷跷板功能结构 B、房间门口的活页功能结构
C、学校运动场的篮球架功能结构 D、圆珠笔的笔嘴结构
2、2011(山东烟台)下列结构属于壳型结构的是（ B ）
A、电扇网罩 B、 灯罩 C、文化墙 D、雷达天线
3、2010（山东潍坊）分析下列物体的结构类型，判断那一个属于实体结构（ C ）
A、电灯泡 B、乒乓球 C、橡皮 D、篮球
4、小明的铝合金书架断了，最好的连接方式是（ D ）
A、焊接 B、榫接 C、胶接 D、铆接
5、右图是宋代著名画家张择端的《清明上河图》的一部分，它生动细致的反映了当时社会的发展情况，作品中的虹桥是宋代的发明，其特点是中间无柱、非跨两岸，宛如彩虹，以下有关该桥的说法正确的是（ D ）
①拱形结构具有较高的强度 ②拱形节省材料 ③不易腐烂 ④拱形便于通航
A、①② B、③② C、③④ D、①④
6、岳阳楼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。可以从那一个方面来欣赏评价结构（ C ）
①技术 ②工艺 ③民俗 ④文化
A、①② B、③④ C、①④ D、②③
7、2011（浙江杭州）如图所示的欹（qi）器，是我国古代劳动人民在生产实践中发明的一种灌溉用具。在未装水时罐子略向前顷，装入少量水后，罐子就竖起来，而一旦装满水时，罐子就会一下子倾覆过来，把水倒净，然后又自动复原，等待再次装水。关于欹器的工作原理，下列说法中不正确的是（ D ）
A.支撑轴不在罐子对称面上，未装水时罐子略向前倾
B.装入少量水后，重心降低，罐子就会竖起来
C.装满水后，重心升高，成不稳定结构，罐子就会倾覆
D.罐子的稳定性只与重心的高低有关，与支撑轴的连接方式无关
8、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大小和结构的形状等。
9、结构的强度与结构的 材料 、 形状 构件之间的 连接方式等因素有密切关系。构件的连接方式通常有 铰链接 、 刚连接
10、观察右图，是嫦娥二号发射场景，运载火箭的设计属于 发射塔的设计属于 框架结构
11、不同的材料一般采用不同的连接方式，金属一般采用 焊接 、木材一般采用 榫接
12、 三角形 是框架结构中最基本的形状之一
13、结构的形状对强度的影响有两点，一是结构外部的形状，二是结构的构件截面形状
高考题：
14、2011（山东高考）山西悬空寺始建于北魏时期，是一处木质框架结构古建筑，紧贴崖壁，半悬空中。下列说法正确的是（ ）
①北魏时期佛教已传入我国
②该建筑架构简单，稳定性差
③木柱和横梁之间的连接方式主要为钉连接
④插进岩石内的横木飞梁和木柱起主要支撑作用
A、①② B、①④ C、②③ D、③④
15、2010（山东高考）结构的形状会影响其强度和稳定性。下列水库坝体结构抵抗水作用最强的是（ C ）
16、2009（山东高考）2009年4月25日，第十九届全国书交易博览会在山东举行。开幕式上由10部巨型“书”拼接而成的背景墙给人留下了深刻印象。
（1）这些书籍造型最宜采用____①________（①框架②壳体③实休或实心）结构（填序号）
17、2009（山东高考）成语和俗语是千百年来人们生活智慧的结晶,其中不少蕴含着有关技术与设计的道理．下列与设计过程中的“结构”“流程”“系统”和“控制”依次对应的是（ C ）
①见风使舵 ②铜墙铁壁 ③磨刀不误砍柴工 ④牵一发而动全身
A．②③①④ B．②③④① C．③②①④ D．③②④①
18、2009（山东高考）小华喜欢做家务，他发现传统长臂式晾衣架不方便撑起挂圆领衣物，于是尝试对衣架进行改造并制作出木制可变形衣架（右图）。
（1）改造后他发现衣架出现了结构不稳定的问题。为此他设计了4种改进方案，其中最稳定的是（C）

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