技术与设计2 第一单元结构与设计
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第一单元结构与设计第一节常见结构的认识【教材版本】本课程采用苏州教育出版社《技术与设计2》。
【设计理念】引导学生通过生活观察和技术试验,对简单结构进行强度与稳定性分析,解释它的强度高或低、稳定或者不稳定的原因。
引导学生进行实验,也可以让学生自己根据生活经验、兴趣爱好和已有条件,自行设计和制作实验,并得出结论。
指导学生对技术实验与观察的过程进行记录,并按照比较规范的格式写出实验报告,从而培养良好的实验作风与习惯。
【教学内容分析】本课是《技术与设计2》第一单元“结构与设计”的第一节“常见结构的认识”的第一课时。
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。
本课时要通过展示自然界中形形色色的结构图以及对这些结构分析和研究,使学生明白“结构是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列”。
要让学生知道为什么要学习“结构与设计”,自然界中形形色色的结构给了人们无限的创造灵感和启示。
人们将其成果应用到技术领域, 是为了更好地服务于人类。
本课时还要讲解构件的基本受力形式:拉力、压力、剪切力、扭转力和弯曲力,讲解应力概念。
当一个结构受到外力作用时,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,称为内力。
应力从认识常见的结构开始,通过学生熟悉的事例,展开技术视野中的力与结构讨论, 通过有趣的小试验, 强化对不同类型结构的特点的理解。
课时安排:2课时。
【学情分析】学生对结构虽有一定的了解,对结构的功能和分类也有一定的基础。
但较为零散,模糊。
另外,学生在物理课中已学习了有关力学的知识,对物体的受力分析有比较好的基础。
但是由于受力分析是物理课教学中的难点,多数学生在受力分析中还是有困难的,所以在教学中还要利用模型演示形变的情况,分析说明拉力、压力、剪切力、扭转力和弯曲力等。
【教学目标】1.知识与技能:(一)了解结构的含义。
(二)能从力学的角度理解结构的概念和一般分类。
(三)能结合1~2种简单的结构案例,分析结构是如何承受力的。
《技术与设计2》第一单元结构与设计知识梳理:一、结构从广义上讲,是指;从力的角度来讲,是指,它可以抵抗能引起形状和大小改变的力。
二、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;其基本的受力形式有:、:、:、:、:。
构件的单位横截面上所产生的内力称为,其计算公式为,当其达到某一极限值时,结构就会遭到破坏。
三、根据物体的结构形态,通常将结构分为以下三种基本类型。
:常见实例、、;:常见实例、、;:常见实例、、;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的,可称为。
四、结构的稳定性是指,其影响因素主要有、、;如果结构的重心所在点的垂线落在结构支撑面的范围内就是稳定的;稳定性可进行对比。
(理解课本中的案例分析:独脚茶几、照相机的支撑架、A形梯)结构的强度是指,其影响因素主要有、、、、;(理解课本中的案例分析:吊兰的支撑架)五、结构与功能的关系:结构改变可能导致功能的变化。
(了解课本中的案例:伞和拐杖、多用起子、不同结构种类的自行车)六、结构设计时,需要考虑的主要因素有、、、、、等。
结构设计是为了完成某种任务或满足特定的需要,必须明确设计的目标和要求。
不同的结构设计,应考虑的因素各有侧重,其中是最重要的。
正因为此,我们在结构设计是需侧重考虑结构的和。
目前,我们常用的材料主要有、、;不同的材料的连接方式也有所不同,常见的连接方式可分为以下两种,:不能相对移动,但可相对转动;具体有、、等(实例:、):不能相对移动,也不能相对转动;具体有、、等(实例:、)七、优秀的结构设计需要把和恰当地结合起来。
古今中外都有一些经典的结构,赏析结构设计作品,可从以下两个角度进行,各个角度又可分成不同方面::、、、、、:、、、、(了解课本中的案例分析:赵州桥、飞檐、蛋形椅,如何从不同角度欣赏)《技术与设计2》第二单元流程与设计知识梳理: 一、流程是;可以把流程理解为“为了一定目的去做事情的顺序”。
对于一项活动,可以将其分解为若干个过程或阶段,称为,它是一个相对概念,其划分会有所不同;不同步骤完成的时间上的先后顺序叫做;即流程一般包含了以上两个要素,可用图示表示如下:二、流程的意义:科学合理的流程,可以指导我们正确地做事,提高工作和学习的效率,是我们的生活变得有序、合理,为我们的安全提供保障(生活和工作方面);可以有效地组织生产、提高生产效率、保证产品质量、保证安全生产、保护环境(生产方面)。
技术与设计2复习提纲第一单元结构与设计一、常见的结构的认识:(一)结构(structure):是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列。
1、自然界:天体结构、地球的结构、植物的结构、动物的结构…2、技术领域:汽车的结构、微机的结构、电脑主板的结构、数字控床的结构…3、社会领域:教育管理系统的结构、课堂教学结构、文章、诗歌的结构(二)结构与力从力学角度说,结构是指可承受一定力的架构形态,它可以抵抗能引起形态和大小改变的力。
1、内力:当一个结构受到外力作用时,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,2、应力:是构件的单位横截面上所产生的内力。
应力达到一定极限值时,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。
3、构件的基本受力形式:拉力、压力、剪切力、扭转力和弯曲力。
(三)结构的类型1、实体结构——受力特点:外力分布在整个体积中。
2、框架结构——受力特点:支撑空间而不充满空间。
通常是指结构体本身由细长的构件组成,如窗户、画框、房子的架构等等。
3、壳体结构——受力特点:外力作用在结构体的表面上。
如贝壳、头盔、汽车飞机的外壳等等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,称为组合结构二、稳固结构的探析(一)结构与稳定性-1、结构的稳定性——结构在负载的作用下维持其原有平衡状态的能力。
P12结构的强度——结构具有的抵抗被外力破坏的能力。
P172、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1) 重心位置的高低:重心越低,稳定性越好;重心越高,稳定性越差。
结构重心所在点的垂线是否落在结构底面的范围内,落在就是稳定的,没有就是不稳定的。
2) 结构的底座,结构与地面接触所形成的支撑面的大小。
支撑面越大越稳定,越小越不稳定。
如:高塔的共同特点都是上端小而下端大。
3) 结构的形状:结构的形状不同,其稳定性也不同。
高中通用技术技术与设计2 《技术与设计2》第一单元结构与设计(讲稿) 苏教版必修2前言上学期,我们学习了《技术与设计1》模块,老师和同学们一起走进了技术世界,认识了技术及其主要特性;我们一起步入了设计殿堂,学习了设计的基本知识,体验了设计的初步过程,进行了设计的交流和评价。
应该说,在培养“技术素养”的进程中,有了一个良好的开端。
本学期,我们将继续学习本课程的第二个必修模块——《技术与设计2》。
本模块共有四个单元,这四个单元是:结构与设计、流程与设计、系统与设计、控制与设计。
同学们会发现,在第一模块中的八个内容是用“章”来表示的,而本模块的四个学习内容则用来“单元”来表示,这是因为,第一模块的八个内容是彼此相连,且有递进关系的内容,而本模块的四个内容相对比较独立。
但并不是说它们没有关联。
实际上,这四个主题,也是有着内在联系的。
这种联系可以理解为:系统是主体,结构是核心,流程是系统状态的变化,控制是对系统状态实施的干预。
在本模块的学习中,我们除了要继续加深对技术的认识和对设计知识的掌握外,同学们特别要对包含在这些专题里的技术思想和方法的领悟和理解,并将这些思想和方法迁移到我们的学习和生活之中。
由于本模块内容的知识性和专业性都比第一模块要强得多,同学们在学习中既要动手,又要动脑,并要学会灵活运用其它学科的知识来解决技术问题。
要通过本模块的学习进一步提高技术理论素养、技能素养和创新能力。
老师将和同学们一起为达成这样的教学目标而竭尽全力。
下面,我们开始学习第一单元第一单元结构与设计第一节认识结构一、结构的涵义“结构”一词,对同学们来说可能并不陌生。
请同学们想一想,在学习其它课程中,有哪些课程提到过“结构”?对!;在生物课中提到过:人体的结构;在政治课里有社会结构;在化学和物理中,有物质结构、分子结构、原子结构,在语文课里接触过:文章的结构,在地理课中有地质结构。
看来,世界上的事物,大到宇宙,小到原子、分子;物质的,非物质的,都有其自身的结构。
技术与设计2复习提纲第一章结构与设计一、结构的涵义1、结构是指物体的各组成部分之间的和。
2、结构的本质:结构是可承受一定的架构形态,可用来抵抗引起和改变的力。
简单地说,结构是为了和,这便是结构的本质。
3、架构:物体的主体框架与构造形式。
4、构件:结构的各组成部分。
例题1、结构的本质是()A、构成自身的空间形态B、物体各个组成部分的叠加C、承受力和抵抗变形D、物体的主体框架和构造形式二、结构的类型并举例说明(从力学的架构与形态考虑)例题1、分析下列物体的结构类型,判断哪个属于实体结构。
()A、电灯泡B、乒乓球C、橡皮檫D、篮球2、分析下列物体的结构类型,判断哪个不属于实体结构:()A、太湖大堤B、冰山C、长城D、栅栏3、下列选项中,属于框架结构的是()A、房屋的墙体B、中国万里长城C、化工厂的储油罐D、教室的门窗4、我们所用的板凳属于()结构。
A、实心结构B、框架结构C、空心结构D、壳体结构5、分析下列物体的结构类型,判断哪个不属于壳体结构。
()A、摩托车头盔B、圆形陶瓷饰品C、贝类D、金字塔6、摩托车事故中驾乘人员死亡的70%以上都是没有戴头盔或者是头盔质量不合格造成头部受伤所致。
质量合格的安全头盔能有效保护人的头部,是因为:()A、合格头盔制作优良,戴在头部空隙小,与头部形成一个整体,是一个坚固的实体结构。
B、合格头盔的密封性好,里面的空气能起到缓冲撞击的作用。
C、合格头盔是一个良好的壳体结构,坚硬的壳体能有效保护头部。
D、合格头盔视野清晰,可以帮助车主避免交通事故的发生。
三、变形1、变形:构件受外力作用时,要发生形状或大小的改变,这种改变称为 .2、变形的种类⑴ :拉伸所产生的变形为拉伸,组成材料(麻或钢丝)的粒子被拉开。
⑵ :压力所产生的变形为压缩,组成材料(木料或其他)的粒子被推近。
⑶ :当杆件受到与杆纵轴线相垂直的外力作用时,杆件产生的变形为弯曲.例题1、在举办运动会的时候,运动员在单杠上做大回环姿势时,会使杠体产生( )变形。
技术与设计2第一单元结构与设计一、常见结构的认识1、结构的概念:结构式指物体的各组成部分之间的搭配和排列,确定的搭配和排列决定了物体的性质和形态。
结构的各组成部分,通常称为构建。
(结构的五种受力形式:拉力、压力、剪切力、弯曲力、扭转力)一般按照构件的变形趋势来分析剪切力:作用于同一物体上的两个距离很近(但不为零),大小相等,方向相反的平行力。
2、结构的分类:根据物体的结构形态,结构分为实体框架、壳体三种基本类型。
实体结构是指结构体本身是实心的结构。
其受力特点是外力分布在整个体积中如实心墙、长城、堤坝、三峡大坝、锤子、厨房中的菜板子等框架结构是指结构体由细长的构件组成的结构。
受力特点是支撑空间而不充满空间,主要承受水平或垂直方向的力。
如铁架塔、建筑用脚手架,桌子厂房的框架等。
壳体结构是指层状的结构,能够巧妙地将外力分散到整个表面。
如摩托车手的头盔、飞机的外壳、贝壳等。
鸡蛋、核桃、瓜子、头盔、锅碗瓢盆组合结构当然对于生活中的物体很多并不单纯的属于上面的某一种结构而是由多种结构共同组成的。
比如我们的教学楼整体来看是框架结构,而楼顶的大圆球却是壳体结构的,而具体的一面墙却又是实体结构的。
二、稳固结构的探析1、结构的稳定性结构的稳定性是指结构在受扰后,允许状态有所波动,但当扰动消失后,能重新回到原平衡状态,此为稳定;不能回到原平衡状态,为不稳定。
2、影响结构稳定性的主要因素:①重心位置的高低②结构与地面接触所形成的支撑面积的大小③结构的形状3、影响结构强度的主要因素:结构的强度:是指结构具有的抵抗被外力破坏的能力影响结构强度的主要因素:①结构的形状、②使用的材料、③构件之间的连接铰连接—被连接的构件在连接外不能相对移动,但可相对转动。
如:门与门框的连接刚连接—被连接的构件在连接处既不能相对移动,也不能相对转动。
如:榫接、胶接、焊接4、结构与功能的关系:结构决定着事物的性质,也直接影响事物的功能。
三、结构的欣赏:1、结构的实用性:优秀的结构设计不仅表现在结构的实用功能上,也表现在形式上,特别是功能与形式的统一上。
结构与设计
【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、结构的能力。
【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组成部分之间的有序搭配和排列。
从力学角度来说结构是指可承受一定力的架构形态。
类型:实体、框架、壳体、组合(从受力特点上分)。
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。
形式:拉力、压力、剪切力、弯曲力、扭转力、风力
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=F/S 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
稳定性:结构在负载的作用下维持其原有的平衡状态的能力。
强度:结构所具有的抵抗外力破坏的能力。
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。
二、课前练习
1.下列关于结构概念的叙述,正确的是( ) A 物体的结构是由使用者的需要决定的 B 一种物体只能有一种结构
C 结构是指物体的各组成部分之间的搭配和排列
D 物体的结构是指物体的大小和形状
2.以下哪种结构是受自然界对结构设计形状的启发而产生的?( ) A 电灯泡 B 乒乓球 C 飞机的机翼 D 篮球架
3.下列选项中,属于框架结构的是( )
A 房屋的墙体
B 教室的门窗
C 化工厂的储油罐
D 煮饭用的高压锅
4.在举办运动会的时候,运动员在单杠上做大回环姿势时,会使杠体产生( )变形。
A 拉伸 B 弯曲 C 压缩 D 断裂
5.岳阳楼建筑历经千年仍然保持稳固,成为建筑史上的奇观,下面选项中对其建筑稳固性不构成影响的是( )
A 结构的形状
B 结构的材料
C 结构的连接形式
D 当地适宜的气候条件
6.赵州桥的弧形平拱和敞肩小拱给人以巨身轻灵、跃跃欲飞的动感。
这是从( )赏析结构设计作品的。
A 实用功能上 B 形式上 C 技术的角度 D 文化的角度 【典型题训练】
1.自行车的辐条一端穿在轴盘上,另一端拧在穿过轮圈的空心螺纹上。
它受的力是( )
A.拉力
B.压力
C.弯曲力
D.扭转力
2.晾晒衣服时,传统的做法是在两根柱子之间系上一根软绳,如图所示。
在本结构中( ) A .绳子对右侧柱子能产生垂直下压水平右拉的效果 B .绳子拉得越紧,晾衣服时易断 C .绳子拉得越松,晾衣服时易断 D .以上说法都不正确 3.08奥运会主体育场 “鸟巢”结构的特点是( )
A.外力分布在整个体积中
B.构件支撑空间而不充满空间
C.外力作用在“鸟巢”表面
D.符合古代建筑风格
4.有一个筷子,这个筷子的容许应力为50N/CM2,此处截面积为4cm2,如果外界给它一个外力,使它产生180N 的内力,筷子会不会断,为什么?
5.在日常生活中,你所见到的( )是不属于利用不稳定的结构实现某些功能的 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结构 D 圆珠笔的笔嘴结构
6.小强帮助爸爸选购稳定性好的落地灯,对于以下四种款式,小强应选择( )
A
B
C
D
7.任何构件在设计和使用过程中都要考虑构成材料的各种属性,下图中上部钢筋混凝土构件使用最优的是( )
8.在结构的材料与连接中我们平常看到的自行车辐条与钢圈之间的连接是属于( )
A 焊接
B 铆接
C 刚连接
D 铰链接
9.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
10.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
11.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。
【巩固检测】
1.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
2.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
3.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
4.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
5.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
6.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。
7.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
8.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
9.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
【总结反刍】
1、审题要注意哪些方面?
2、分析结构题目的思路是怎样的?
3、本节课你最大的收获是什么?
参考答案:
C C B B
D D
D BB 不会180/4=45<50 C C x CAA
DB CXA 增大摩擦力增大强度DD B。