苏教版《技术与设计2》第一单元结构与设计学案

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 ... ...