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第一节认识结构,第一章结构与设计,(必修2),新课引入：,观察与思考：,观察下面两种砖头堆法哪一种会垒的更高，并谈谈其缘由。,堆法一,堆法二,自然界的经典结构蜂窝结构,每个蜂房呈大小相等的六棱柱体。使用最少的材料制作尽可能宽敞的空间。这些蜂巢组成底盘的菱形的所有钝角都是10928，所有的锐角都是7032。制成最大的菱形容器正是这个角度。,蜂房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。,仿生学蜂窝轮胎,(1)质轻、用料少、成本低；2)高强度，表面平整；(3)抗冲击性、缓冲性好,蜂窝纸板,仿生学蜂窝轮胎,自然界的经典结构蜘蛛网,问题：蜘蛛网如何形容？2.柔软的蜘蛛网为什么能捕抓到昆虫？,蜘蛛网呈辐射网状结构。小昆虫撞在蜘蛛网上，拼命的挣扎，会使蜘蛛网发生形变，但它却不能将蜘蛛网撞破，因为蜘蛛网在变形的过程中，可以将运动产生的力分散掉。,自然界的经典结构贝壳结构,虽然贝壳的主要成分是碳酸钙，但贝分泌的珍珠母，能实现“混凝土砖头”结合一样的功效。而且贝壳的形状，在抵御压力上是显著的。,技术领域的结构-长城,长城以悠久的历史，浩大的工程，雄伟的气魄著称于世。长城是砖筑实心结构。,万里长城,技术领域结构欣赏：,我国现存最古老的木塔应县木塔,世界上现存古代最高的木质框架结构建筑。采用45种斗拱建成的木结构瑰宝。它始建于1056年，塔高67米，经历了近千年的风雨和地震的考验，仍然完整地屹立着。,技术领域的结构-塔式建筑,法国埃菲尔铁塔,法国埃菲尔铁塔是世界上第一座钢质框架结构的塔。1889年建成，塔高320米，埃菲尔铁塔得名于它的设计师桥梁工程师居斯塔夫埃菲尔。铁塔设计离奇独特，是世界建筑史上的技术杰作。,建筑物的结构必须坚固、稳定性好。高大的建筑物更要能够抵御强风、地震等自然力的破坏。,技术领域的结构-桥梁,赵州桥,日本明石大桥悬索结构桥,赵州桥是中国现存的一座古代（弧形单孔）石拱桥，结构坚固。,桥梁结构设计取决于它所承载桥体的长度、要跨越的障碍物的性质以及桥梁下方的地质情况。桥所承受的荷载包括桥自身重力、车辆的压力、风力和水流的冲击力等。,社会中的一些结构,学校组织机构:办公室、学工处、教务处、总务处、工会、团委。学校人员结构等。,“这个人表现好”“这个人好表现”,思考：,结构=形状？结构哪些方面值得是我们关心的？,一、结构的涵义,从广义上：结构事物的各个组成部分之间的搭配和排列。例子：铁丝（韧性高）折叠：夹子螺旋弯曲：弹簧,1.结构决定了物体的形状和状态。,一、结构的涵义,2.结构决定了物体的性质。例：石墨与金刚石。总结：结构决定了物体的形态与性质，人类可以通过对结构的分析和探究，可将其研究成果更好的服务人类。,莲蓬淋浴喷头,合理的结构是事物存在的基础，卓越的结构是设计者和制造者的要求。,“尼龙搭扣”，是瑞士工程师乔治迈斯楚由野外会沾上衣服的芒刺所想到的点子。根据苍耳子的结构，历经8年不断地研究，设计出来的。,苍耳子与尼龙搭扣,鹰眼与导弹跟踪系统,鹰可以在几千米的高空准确无误地辨别地面上的动物,这是因为它的眼部结构比较特殊.人类每只眼睛的视网膜上都有一个凹槽,叫做中央凹.而老鹰眼中的中央凹却有两个,这两个中央凹的作用不同,其中一个专门用于接收来自鹰头侧面物体的像,另一个用于接收来自鹰头前方物体的像.这样,老鹰的视觉范围就宽多了,能兼顾前方和侧面.,二、结构与力,结构决定物体的形态和性质是通过承受外力的作用体现出来的。分析：P6椅子与板桥受力的比较，存在着什么共同点？,构件：结构的组成部分。变形：发生几何形状和大小的改变。,从力学角度来说,结构是指可承受一定应力的物体形态,结构可以抵抗能引起形状和大小改变的力。,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,称为内力。,堂上练习,1.下列结构是受自然界事物结构启发而产生的（）A.口杯B.衣服C.飞机D.手表2.生鸡蛋比熟鸡蛋更难捏爆的原因是什么（）A.生鸡蛋比熟鸡蛋更硬B.熟鸡蛋失去了生物的活性C.生鸡蛋与熟鸡蛋的结构不相同D.生鸡蛋与熟鸡蛋的化学成分不同3.人坐在椅子上，椅子是否会发生变形？原因是什么？,结构受力变形效果有多少种？而导致相应变形的力是什么？,2019/12/19,32,可编辑,构件的基本受力形式,构件的基本受力形式：拉力、压力、弯曲力、剪切力、扭转力。,训练：连线，把左右对应的项目连接起来。,1.拉力2.压力3.剪切力4.扭转力5.弯曲力,A.作用于物体，使它产生弯曲的力。B.两个矩离很近，大小相等，方向相反，且作用于同一物体上的平行力。C.挤压物体的力。D.拉伸物体的力。E.反方向向物体两端均匀施力，使物体发生扭转形变的力。,日常生活中，我们所用到或见到的许多结构中的构件都要能够承受相应的力：书包带要承受；椅子的腿要承受；单杠的横杆要承受；螺丝刀要承受；剪纸时纸条要受到。,一个火腿肠，如何在中间截为两段？,用工具：（1）刀切开（2）剪刀剪开空手：（3）掰弯（4）扭断（5）拉断,三、结构的分类,根据物体结构形态在受力时承受和传递力的方式差别，将结构分为以下三种基本类型：,实体结构、框架结构、壳形结构。,注意：在生产和生活实际中，大多数物体的结构是由两种或两种以上的基本结构组合而成的。,铅球,悉尼歌剧院,画框,1实体结构：结构体本身是实心结构。比如：大坝、实心墙、实体物等。,受力特点：外力分布在整个体积中。实体结构可以连续传递载荷，适于承受压力。,长城,实体结构,三峡大坝,实体结构,埃及法老像,实体结构,锤子,砧板,实体结构,2框架结构：通常是指结构体由细长的构件组成的结构。其特点是支撑空间却不充满空间。如：窗户、画框、房子的架构等等。,受力特点：通过条状物的连接来承受荷载，可以承受压力和拉力。,北京鸟巢,埃菲尔铁塔,框架结构,建筑框架,建筑用脚手架,框架结构,书桌椅,书柜,框架结构,3壳体结构：通常是指层状的结构。如摩托车手的头盔，飞机的外壳，贝壳。,壳体结构：,思考：观察乌龟背壳的结构，想想这种结构给乌龟带来什么好处？,答案：乌龟外壳属于壳体结构，它能承受较大的压力，保护身体不受损坏。,壳体结构受力特点：通过壳形来传递力和承受荷载，特别是当壳形顶部受到压力时，它能将力均匀扩散。,壳形结构,中国国家大剧院,拜占庭式建筑圆顶,壳形结构,帐篷,蒙古包,壳形结构,安全帽,灯泡,壳形结构,思考与知识的应用：,习题13：当出现交通事故时，摩托车手的头盔是如何避免外力对头骨的撞击的？,参考：摩托车手头盔的某一部位受到一个大的撞击力，由于头盔的壳体结构，使得所受力迅速分布到其表面，形成整个头盔表面均匀受力，而不是某一点受很大的力,脚踩鸡蛋,因为鸡蛋独特的椭圆形造型，所以只要有重量压在鸡蛋上面，鸡蛋所承受的重力便会向四周均匀散开，让每个部位承受同样的重力。壳体结构具有十分良好的承载性能，能以很小的厚度承受相当大的荷载。外力作用于壳体结构时，外力分布在整个表面，并利用壳体结构几何形状（曲面）的合理性，以材料直接受压来代替弯曲内力，大大减小了弯矩，从而充分发挥材料的潜力。当石板的重力通过木板、瓶盖传递到鸡蛋上时，被均匀地分散到了蛋壳的表面上，所以鸡蛋可以承受较大的压力。,在生产和生活实际中，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的。,自行车：承重部分是框架结构，挡泥板是壳体结构，脚踏与链轮之间是传