技术与设计2第一单元 结构与设计 课件

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我们，还在路上……
壳体结构
作业 观察身边的结构，尝试辨别其结
构类型，并进行受力分析。
•1、书籍是朋友,虽然没有热情,但是非常忠实。2022年3月5日星期六2022/3/52022/3/52022/3/5 •2、科学的灵感，决不是坐等可以等来的。如果说，科学上的发现有什么偶然的机遇的话，那么这种‘偶然的机遇’只能给那些学有素养的人，给那些善于独 立思考的人，给那些具有锲而不舍的人。2022年3月2022/3/52022/3/52022/3/53/5/2022 •3、书籍—通过心灵观察世界的窗口.住宅里没有书,犹如房间里没有窗户。2022/3/52022/3/5March 5, 2022 •4、享受阅读快乐，提高生活质量。2022/3/52022/3/52022/3/52022/3/5
结构的类型 结构的体验
教学目标 1. 知识与技能目标 (1) 理解并巩固结构的一般分类。 (2) 了解不同结构类型具有不同的受力情况。 2. 过程与方法目标 (1) 能指出不同类型的结构具有不同的应用场合。 (2) 能对生活中常见的简单结构的实例进行归类。 3. 情感态度和价值观目标 (1) 通过结构的组装形成和保持学生了解结构，研究 结构的兴趣与热情。 (2) 体验组装过程获得成功的喜悦。 (3) 提高动手实践和操作能力。
（3）壳体结构：壳体结构通常是指层状的结构。 它的受力特点是，外力作用在结构体的表面上， 如摩托车手的头盔、飞机的外壳、贝壳等。
请 区 分 结 构 的 类 型
在生产和生活中，很多物体并不是单一的结构体，而 是由两种或两种以上的基本结构类型组合而成的。
体 验 结 构
投 影 效 果
壳体结构 实体结构

技术与设计2
• 结构与设计 • 流程与设计 • 系统与设计 • 控制与设计
1
结 构 与 设 计
2
常见结构的认识
3ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
在自然界：植物、动物、矿物质、 自然现象等都有其特定的结构。
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5
6
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1、什么是结构？
• 结构是指事物的各个组成部分之间的有 序搭配和排列。
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为什么要学习结构？ P3.案例分析，感受结构与人类的关系。
案例分析：苍耳子与尼龙搭扣
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自然界中de 蜂巢
蜂巢的结构精巧又美观 蜂巢由工蜂筑造
蜂巢的结构用材最少， 容积最大
蜂房是六角形的，0.073毫米的巢壁，蜂房微微向
内倾斜，排列成行，但彼此嵌合得天衣无缝，构成一
个整体，牢固无比。重40克的蜂房，却能容纳2000克
蜜蜂。
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人们仿其构造用各种材料制成蜂巢 式夹层结构板，强度大、重量轻、 不易传导声和热，是建筑及制造航 天飞机、宇宙飞船、人造卫星等的 理想材料。被应用于飞机的羽翼以 及人造卫星的机壁 还有益于隔音 和隔热。因此，现在的航天飞机、 人造卫星、宇宙飞船在内部大量采 用蜂窝结构，卫星的外壳也几乎全 部是蜂窝结构。
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思考：生产和生活中还有哪些产品的结构 是受到自然界事物结构的启发而产生的？
通过对自然界中结构的分析与研究，人们将 其成果应用到技术领域，更好地服务于人类
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小试验：
同桌两人为一 组，使用一张作业 本纸制作一个承重 结构，高度不低于 5cm，承重重量高者 胜出。
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课堂小结
• 结构的定义：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，它可以抵抗能引起形状和大小 改变的力 。

12/11/2021
受蜂巢的启示设计出了种种轻质高强的泡沫蜂窝结构
12/11/2021
12/11/2021
在美洲的亚马逊河上，生长着一种 世界闻名的观赏植物——王莲。王莲有 个圆形的大叶，浮在水面上，直径有2 米，一个五、六岁的孩子坐在上边，就 像坐在船上。大约100多年前，法国的 一位园艺师兼建筑师约瑟夫·莫尼哀对王 莲进行了研究。原来，王莲叶子的背面 有许多又粗又大的叶脉，叶脉之间用许 多镰刀形的横筋连着，构成了一种卓绝 的网状骨架，可以承受很大的荷载。受 王莲的启发，他模仿王莲的叶脉结构， 用钢筋和玻璃建造了一座水晶宫般的大 花房。
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人们从蝙蝠利用超声 波判断物体的能力，研制 了雷达。
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夜蛾能发现蝙蝠，而使具 有超精细超声雷达的蝙蝠扑空， 原来蛾当蝙蝠的超声信号传来 时会发出与蝙蝠定位回声极相 似的超声，发出假信号诱骗蝙 蝠。有的夜蛾身上有一种能吸 超声波的绒毛，使蝙蝠得不到 一定强度的回声。仿效飞蛾出 现了现代的隐身飞机。
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蝴蝶翅膀的结构与颜色奥秘
希腊帕特农神庙（又称雅典娜神庙）
12/11/2021
案例分析
• 苍耳子与尼龙搭扣 • 鸟与飞机 • 鹰眼与导弹跟踪系统
12/11/2021
12/11/2021
在技术领域：结构更加丰富，但必须要求合理。 在社会领域：也普遍存在着结构现象。
政治、经济、文化、艺术
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无处不在的结构
12/11/2021
1.无处不在的结构
科罗拉多大峡谷
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•结构（structure)：是指事物的各 个组成部分之间的有序搭配和排列

制作梁式结构的纸板，全部使用 普通A4纸，用纸量在3张以内。只允许
使用双面胶连接。纸板在主要受力面内 应满足几何形状不变，跨度要求15CM以 上，宽7CM以上，放置在2块等高的木块
上，最低承重要求为一个沙盒。
第五页，编辑于星期五：十点 五十六分。
第六页，编辑于星期五：十点 五十六分。
纸张的特性ຫໍສະໝຸດ 抗拉性较强 抗压性较弱第二十二页，编辑于星期五：十点 五十六分。
测试评价
承重性测试
第二十三页，编辑于星期五：十点 五十六分。
学生反思
如何 改进？
第二十四页，编辑于星期五：十点 五十六分。
教师指导
纸结构设计中需要注意什么？ 还有什么应用？如何设计？
第二十五页，编辑于星期五：十点 五十六分。
学 生 作 品
第二十六页，编辑于星期五：十点 五十六分。
——纸结构的设计
第一页，编辑于星期五：十点 五十六分。
第二页，编辑于星期五：十点 五十六分。
日本设计师设计的纸桥
第三页，编辑于星期五：十点 五十六分。
问题提出
为什么看似柔弱 的纸张能承受这 么重的重量？ 我们如何来设计承 重的纸结构？
第四页，编辑于星期五：十点 五十六分。
简单纸结构设计制作的要求
第十二页，编辑于星期五：十点 五十六分。
纸结构的连接技巧：
理论探究
第十三页，编辑于星期五：十点 五十六分。
拓展思维
如何
设计？
第十四页，编辑于星期五：十点 五十六分。
第十五页，编辑于星期五：十点 五十六分。
第十六页，编辑于星期五：十点 五十六分。
纸板结构设计
拓展思维
一、纸板构件不同形状的载重量和稳固性
第七页，编辑于星期五：十点 五十六分。

典例 2 (2022年浙江1月学考)如图所示,一种复式杠杆起重器示意图,在力F的作用 下,手柄通过连杆带动摆杆将吸盘上的重物轻松平稳提起。图示位置摆杆 和手柄均处于水平位置,连杆与手柄垂直,下列受力分析正确的是( A )
A.手柄受弯曲
B.连杆受ห้องสมุดไป่ตู้ C.摆杆受拉
D.吸盘受扭转
解析 手柄3个受力点,受弯曲。连杆受拉,摆杆受弯曲,吸盘受拉。
教材研析·固基础
知识点一 结构的受力形式
基本受 力形式
图示
受拉
受压
特点
构件两端承受沿轴线方向的拉力,大小相 等,方向相反。构件沿外力的作用方向伸 长,截面变细 构件两端承受沿轴线方向的压力,大小相 等,方向相反。构件沿外力的作用方向缩 短,截面变粗
受剪切 受弯曲 受扭转
构件承受两个作用线相距很近、大小相
析影响结构的强度和稳定性 水平三
(2)探析结构强度
的因素,并写出试验报告 水平三
结构功能的实现 (1)感悟结构与功能的关系 (2)欣赏经典结构的案例
能从技术和文化的角度赏析 经典结构案例
水平二 水平二
简单结构的设计 (1)分析结构设计应考虑的主 要因素 (2)设计并制作站立式办公桌
结合生活中的实际需求进行 简单的结构设计,并绘制设 水平一 计图样,做出模型或原型 水平二
特性 稳定性
影响因素 重心 支撑面 形状
结构的稳定性分析
常见措施 加重底座,外壳轻便 支撑脚伸展、外张 桁架结构
3.不稳定结构的应用 倒置的啤酒瓶可以预报地震等。
知识点四 结构强度
1.含义 结构的强度是指结构具有的抵抗被外力破坏的能力。 2.影响结构强度的主要因素 (1)结构的形状 对强度的影响有两方面:一是结构体的形状,二是构件截面形状。不同横截 面形状的构件所能承受力的程度是不一样的。

定性的因素 2.理解结构与稳定性的关系
一、结构与稳定性
马上行动:
添写下表
原因分析 运动中稳定性差

现象 姚明跑快容易跌倒 倒立的瓶子震动翻倒 半个陀螺不能转动
影响因素 重心太高

静止中稳定性差 运动中稳定性差
支撑面小 结构的形状

2、影响结构稳定性的主要因素
……
P25案例分析 P26马上行动
在户外广告牌的结构设计中，应该考虑其抗风性能， 以减小正面风的压力。请你就户外广告牌设计中的 抗风问题，提出两种以上可行的方案
设计方案 方案1 方案2 方案3 内 容 实现的方式、方法、途径
二、简单结构的设计案例

以简易相片架为例说明简单结构的设计过程与方法
个支撑点才能稳定，如果两个就会倒下。但 是，自行车骑起来只有两个支撑点，为什么 不会倒下。 旋转的物体都有维持旋转轴稳定的能力。
课堂延伸
除了重心位置高低、结构与地面接触的支撑
面大小和结构的形状外。你认为还有那些因 素影响结构的稳定性？试举例说明。
课堂思考 一方面人们利用稳定的结构抵抗外力、承受
1、结构对事物的功能和作用产生直接的影响
2、结构的改变可能导致功能的改变
P21案例分析 P22探究
小

结

1. 2. 1. 2.
稳固结构的探悉 一、结构与稳定性 结构的稳定性 影响结构稳定性的主要因素 二、结构与强度 结构的强度 影响结构强度的主要因素 三、结构与功能
第三节 简单结构的设计
1.
2. 3. 4. 5.
设计项目：简易相片架 设计要求：①②③④… 设计分析：⑴⑵⑶ … 设计准备：⒈⒉⒊ … 方案A B C P29马上行动及探究

大跨度结构的分析
大跨度结构如桥梁、大跨度厂房等需要考虑跨中挠度和承载能力，以保证结构 的正常使用和安全性能。
04
结构设计
结构设计的基本原则
01
02
03
04
功能性原则
确保结构能够满足预定的功能 要求，满足使用需求。
经济性原则
在满足功能要求的前提下，尽 可能降低成本，提高经济效益
。
安全性原则
确保结构在正常和异常情况下 都能保持稳定和安全。
实验法
通过实验测试结构的性能， 包括强度、刚度、稳定性 等，以验证设计的合理性 和安全性。
经验法
根据经验和实践，对结构 进行直观的评估和优化， 适用于工程实践中的快速 决策。
结构分析的实例
高层建筑的结构分析
高层建筑由于高度大、荷载大，其结构分析需要考虑风荷载、地震作用等因素， 以确保建筑的稳定性和安全性。
课程目标
掌握结构与设计的基本原理和 方法，了解不同材料的特性和 应用场景。
培养学生的实践能力和创新思 维，通过实际操作和案例分析， 提高解决实际问题的能力。
培养学生的团队协作和沟通能 力，通过小组讨论和项目合作， 增强学生的综合素质。
02
结构与设计的基本概念
结构的定义与分类
结构的定义
结构是指物体或系统内部各组成部分 之间相对稳定、有序的关系和组织形 式。
方法
采用高性能混凝土和优化结构设计。
结果
建筑物更加稳固，提高了抗震性能。
06
总结与展望
本节课的总结
主要内容回顾 介绍了结构与设计的概念、关系及其重要性。
探讨了结构设计的基本原则和方法。
本节课的总结
讲解了结构优化和改进的途径。
重点与难点解析

赵州桥的弧线平拱和敞肩小拱给人以巨身 轻灵，跃跃欲飞的动感；雕刻有各种精美图案， 刀法苍劲，造型生动，线条刚劲之中见柔和， 稳重之中显轻灵，雄伟之中含隽永！
古代的木工技艺一直是中国古典家具中令人神往的 一面，木工运用巧妙的构思创造出传奇般的榫卯结构。 榫卯是中国建筑中最早具有科学设计意义的语言；传统 建筑的精华是以无与伦比、错综复杂的榫卯斗拱设计而 赋予它生命的。
在起重机领域，中国遥遥领先!!!
练习：在自行车家族中有性能各异的不同车型:
如装有辅助小轮的童车、双梁载重车、弯梁女式
车、双坐双脚蹬的双人车等，这些特殊功能的实
现，是因为设计者改变了: C
A.车的自重
B.车的材料
C.车的结构
D.车的大小
★任务二 欣赏经典结构的案例
可以从技术与文化两个角度进行赏析
1、事物的结构决定了其功能 2、结构的变化往往导致功能的变化。
拐
椅子
杖
沙发 床
结构与功能的关系往往还需要考虑使用的环境、时间等 因素。结构在规定使用期限内和规定的条件下，完成预定功 能的可能性称为可靠性。
可靠性是安全性、适用性、耐久性的总称。 1.安全性：指结构在正常使用时能承受可能出 现的各种荷载。 2.适用性：指结构在正常使用时具有良好的工 作性能 3.耐久性：指结构在规定环境下和预定设计使 用年限内，能保持正常使用
第4节 简单结构的设计
我们日常生活当中会经常说到设计。比如：发型的设计，服装设计, 建筑设计，室内装修，汽车设计，桥梁设计等等。
赵州桥
贵州盘龙江大桥---桥面距离江面280米
复习： 设计的一般过程是怎样的？
1. 发现和明确问题； 2. 制定设计方案； 3. 制作模型或原型； 4. 测试、评估及优化； 5. 产品的使用和维护。

栏目 导引
必修2 技术与设计 2
如图所示是一款木制衣帽架。为了提高其稳定性，下 列措施中不合理的是( B ) A．增大底座的支撑面积 B．缩小立柱的截面积 C．降低衣帽架的高度 D．缩短衣帽钩伸出的长度
栏目 导引
必修2 技术与设计 2
(2013·浙江 3 月高考)在如图所示的秋千椅中，主要是 为了保持结构形状稳定的杆件是( D ) A．1、2 B．1、4 C．3、4 D．2、3 【解析】 秋千椅要保持结构形状不变，必须采用一些相对 稳定的结构形状。增加杆件 2 和杆件 3 形成了三角形结构， 结构形状较为稳定。
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必修2 技术与设计 2
下列产品，哪个不是受自然界中的结构启发而设计研 发的( D )
栏目 导引
必修2 技术与设计 2
【解析】 自然界中的结构无处不在，很多结构被人们模仿 借鉴，制造出了许多实用的产品。散热孔参考了蜂巢的六边 形结构，在保证一定强度的基础上形成最大的散热空间；飞 机的外形结构模仿了鸟的结构；尼龙搭扣的勾刺是通过模仿 借鉴苍耳子的结构；雷达是模仿了蝙蝠等动物发现前方事物 的原理，而不是模仿结构。
栏目 导引
必修2 技术与设计 2
4．结构与功能的关 系 (1)结构 不仅是事物存在的一种形式，而且可以影响事物的功 能和作用。结构的 改变可以导致事物功能的变化。 (2)结构 构件的连接通常有铰连接和刚连接。 ①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。例如：大门的合叶、翻盖手机等都使用这样的连接 方式。 ②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。主要 有榫接、胶接、焊接等方式。
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必修2 技术与设计 2
如图所示，下列常见的工具中工作端和手柄的连接方 式属于刚连接的是( B )

实践行动
如何制作？Leabharlann 测试评价承重性测试
学生反思
如何 改进？
教师指导
纸结构设计中需要注意什么？ 还有什么应用？如何设计？
学 生 作 品
——纸结构的设计
日本设计师设计的纸桥
问题提出
为什么看似柔弱 的纸张能承受这 么重的重量？
我们如何来设计 承重的纸结构？
简单纸结构设计制作的要求
制作梁式结构的纸板，全部使 用普通A4纸，用纸量在3张以内。只 允许使用双面胶连接。纸板在主要 受力面内应满足几何形状不变，跨 度要求15CM以上，宽7CM以上，放置 在2块等高的木块上，最低承重要求 为一个沙盒。
•1、纪律是集体的面貌，集体的声音，集体的动作，集体的表情，集体的信念。 •2、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。 •3、反思自我时展示了勇气，自我反思是一切思想的源泉。 •4、在教师手里操着幼年人的命运，便操着民族和人类的命运。一年之计，莫如树谷；十年之计，莫如树木；终身之计，莫如树人。 •5、诚实比一切智谋更好，而且它是智谋的基本条件。 •6、做老师的只要有一次向学生撒谎撒漏了底，就可能使他的全部教育成果从此为之失败。2022年1月2022/1/102022/1/102022/1/101/10/2022 •7、凡为教者必期于达到不须教。对人以诚信，人不欺我;对事以诚信，事无不成。2022/1/102022/1/10January 10, 2022 •8、教育者，非为已往，非为现在，而专为将来。2022/1/102022/1/102022/1/102022/1/10
纸张的特性 抗拉性较强 抗压性较弱
纸结构的基本形状：
理论探究
纸结构的基本形状：
理论探究
纸结构的其他形状：

接触面是否等于支撑面？是不是 支撑面大就一定稳定？比萨斜塔 为何不倒？
重心的垂线落在支撑面内！
3、 结构的形状
三脚架
金字塔
稳定的结构形状： 三角形！！！
思考：
3、是不是结构强度越大越稳定，结构的强度 和结构的稳定性有什么不同？
不稳定的应用
伸缩门
伸缩衣架
总结：
结构的强度是结构受力时抵抗破坏的能力。 与结构使用的材料、结构的形状及构件连接方式 有关。 结构的稳定性是结构受力时保持平衡状态的 能力。与结构的重心位置（高低、是否在支撑面 内）、支撑面大小、结构的形状有关。
这些知识你掌握了吗？
练习2
1、比较三人的稳定性，并说明理由。
甲
乙
丙
甲的稳定性最好。原因是支撑面大，重心低。
习题解析
习题解析
1、（09年淄博一模题）折叠床是方便、实用的家庭生活用品。如图是一款长 度为2米、宽度为0.8米的对折床（半块床板正面及背面图）。长期使用后，身 体中部所在的位置发生了变形下陷，纸质床面板损坏，床面形成明显的凹坑， 睡觉时极不舒服。 （1）从结构角度分析，折叠床设计存在的不足是（ ） ①床面板为较薄的纸板，承重不足； ②折叠床太高 ③床面中部承载较大处的横向钢管间距偏大； ④床脚形成的支撑面太小； ⑤床长度方向上设置的软铁条不能有效承力和传力。
二、结构的分类
实心结构、框架结构、壳体结构。（另有桁架结构、拱形结构、缆索结构）
判断下面结构的类型？
西安古城墙
国家体育场(鸟巢)
国家大剧院
三、结构的强度
概念：结构受力后，抵抗破坏（塑性变形和断裂）的能力 影响强度的因素：材料、形状、构件之间的连接方式
结构发生塑性变形