高二通用技术1.1常见结构的认识

1、蜂巢 蜂巢由工蜂筑蜂巢由工蜂筑造造蜂巢的结构用材最少蜂巢的结构用材最少, ,容积最大容积最大 蜂房是六角形的，蜂房是六角形的，0.0730.073毫米的巢壁，蜂房微微毫米的巢壁，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。重成一个整体，牢固无比。重4040克的蜂房，却能容纳克的蜂房，却能容纳20002000克蜜蜂。克蜜蜂。 蜂巢的结构精巧又美观蜂巢的结构精巧又美观视频比萨斜塔视频比萨斜塔 世界上任何事物都存在结构世界上任何事物都存在结构,结构结构多种多样且决定着事物存在的性多种多样且决定着事物存在的性质。质。 结构（结构

2、（structure)：是指事物的各是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排个组成部分之间的有序搭配和排列。列。 形形色色的结构给了人们无限形形色色的结构给了人们无限的创造灵感和启示的创造灵感和启示.通过对自然界通过对自然界中结构的分析和研究中结构的分析和研究,人们将其人们将其成果应用到技术领域成果应用到技术领域,更好地更好地服务人类服务人类.苍耳子与尼龙搭扣苍耳子与尼龙搭扣鸟与飞机鸟与飞机鹰眼与导弹跟踪系统鹰眼与导弹跟踪系统苍耳子苍耳子 植物形态一年生草本，三角状卵形，先端锐尖，基部心形。边缘有缺刻或35浅裂，有不规则粗锯齿，两面有粗毛；头状花序顶生或腋生，雌雄同株，雄花序在上，球形，花冠筒

3、状，5齿裂；雌花序在下，卵圆形，外面有钩刺和短毛。外面有钩刺和短毛。花期710月，果期811月。 生于荒地、山坡等干燥向阳处。分布于全国各地。 应用应用 .用于不闻香臭、时流浊涕，鼻渊头痛，外感风寒，恶寒无汗，风寒头痛。本品温和疏达，味辛散风，苦燥湿浊，通窍止痛，常配伍辛夷、白芷、薄荷同用，即苍耳子散。案例案例1与尼龙搭扣与尼龙搭扣案例2人类飞翔的梦想源于展翅高飞的鸟，人类飞翔的梦想源于展翅高飞的鸟，鸟因为有它自由流畅的体形和翅膀结鸟因为有它自由流畅的体形和翅膀结构，飞机原型源于飞鸟形体结构的仿构，飞机原型源于飞鸟形体结构的仿生。生。中国的大飞机在研制中中国的大飞机在研制中鹰眼鹰眼与导弹跟踪系

4、统与导弹跟踪系统结构如：1、自然界中物体的结构自然界中物体的结构：鸟巢、蜂窝、蜘蛛网、大树、动物的身体与器官等；2、生活中的飞机、汽车、楼房、桥梁等3、抽象的结构如语文科的小说、诗词等，人员结构、计算机方面的数据结构等人类创造物体的结构人类创造物体的结构社会领域中的结构社会领域中的结构阅读案例：魁北克大桥的坍塌。分析大桥坍塌的原因是什么？设计师擅自改变桥的结构。为什么改变桥的结构会造成塌陷呢？因为，不合理的结构会使结构或材料所受到的外力超过其承受的极限。结构与力结构与力 从力学角度来说从力学角度来说, 结构结构是指可承受一定是指可承受一定力的力的架构形态架构形态, 它可以抵抗能引起形状它可以抵

5、抗能引起形状和大小改变的力。和大小改变的力。 每个物体都有它的特定的每个物体都有它的特定的架构形态架构形态，这，这种架构形态体现着它的结构。种架构形态体现着它的结构。 一个较复杂的结构由许多不同的部分组一个较复杂的结构由许多不同的部分组成，这些组成部分通常成为成，这些组成部分通常成为构件构件。（例。（例如：自行车的车轮有辐条、轮胎、车圈、如：自行车的车轮有辐条、轮胎、车圈、气门等构件组成。）气门等构件组成。） 物理学物理学与通用技术研究力的角度不与通用技术研究力的角度不同同,物理学往往研究外力物理学往往研究外力,把物体当把物体当质点质点,哪怕是地球哪怕是地球,在研究它绕太阳在研究它绕太阳转动时

6、转动时,仍把它当作质点。仍把它当作质点。 而而技术学技术学则关注一个物体则关注一个物体内部受力内部受力情况。情况。 当一个结构受到外力作用时当一个结构受到外力作用时,内部各内部各质点之间的相互作用会发生改变质点之间的相互作用会发生改变, 产产生一种抵抗的力生一种抵抗的力 , 称为内力。称为内力。 应力是构件的单位横截面上所产生的应力是构件的单位横截面上所产生的内力。内力。 当应力达到某一极限值时当应力达到某一极限值时, 结构就会结构就会遭到破坏。用公式表示应力为：遭到破坏。用公式表示应力为： =F/s, 其中其中 ,F 是内力是内力 ,S 是受力面积是受力面积 , 是应力。是应力。 2.2 基

7、本受力形式基本受力形式工程中，构件的受力情况是比较复杂的，为工程中，构件的受力情况是比较复杂的，为了便于设计和计算，一般将构件的受力形式了便于设计和计算，一般将构件的受力形式简化成以下五种：简化成以下五种：拉力、压力、剪切力、弯曲力、扭转力。拉力、压力、剪切力、弯曲力、扭转力。拉力受力特点：物体所承受受力特点：物体所承受拉拽力拉拽力压力受力特点：受力特点：挤压物体的力挤压物体的力 剪切力受力特点：受力特点：两个距离很近两个距离很近 ,大小相等大小相等,方方向相反向相反,且作用于同一物体上的平行力且作用于同一物体上的平行力 弯曲力弯曲力受力特点：受力特点：作用于物体作用于物体 ,使它产生使它产生

8、弯曲弯曲的力的力 扭转力受力特点：受力特点：反方向向物体两端均匀施力反方向向物体两端均匀施力 ,使物体发生使物体发生扭转形变扭转形变的力的力 拉拉 力力 物体所承受的拉拽力物体所承受的拉拽力 压压 力力 挤压物体的力挤压物体的力 剪切力剪切力 两个距离很近两个距离很近 ,大小相等大小相等,方向相反方向相反,且作用且作用于同一物体上的平行力于同一物体上的平行力 扭转力扭转力 反方向向物体两端均匀施力反方向向物体两端均匀施力 ,使物体发生使物体发生扭转形变的力扭转形变的力 弯曲力弯曲力 作用于物体作用于物体 ,使它产生弯曲的力使它产生弯曲的力 1、分析受力的形式分析受力的形式支撑力支撑力拉力拉力压

9、力压力側压力側压力吊兰的支撑架吊兰的支撑架桥墩桥墩大坝大坝两端被托起的梁两端被托起的梁 观察右下图观察右下图,说明石磨的推杆为什么要用一根绳说明石磨的推杆为什么要用一根绳子吊起来。石磨在推动过程中，绳子在空间的子吊起来。石磨在推动过程中，绳子在空间的轨迹是一个什么图形？轨迹是一个什么图形？一：保持人在推磨时推杆一：保持人在推磨时推杆始终在始终在平行平行于地面的平面于地面的平面上运动，改变了人推磨时上运动，改变了人推磨时的用力方向，只需前推与的用力方向，只需前推与后拉，使推磨更轻松。后拉，使推磨更轻松。二：防止推杆弯曲变形，二：防止推杆弯曲变形，可以承受一些推杆的重力。可以承受一些推杆的重力。3

10、、小试验（1）比较不同形状的纸板承受压力的大小1、哪种情况下纸板的抗压能、哪种情况下纸板的抗压能力最强？力最强？2、如果把纸板折成瓦楞状，、如果把纸板折成瓦楞状，试验结构会发生试验结构会发生纸张弯曲跨度小，抗压能力大。纸张弯曲跨度小，抗压能力大。瓦楞状纸的抗压能力更好。瓦楞状纸的抗压能力更好。三、结构的类型三、结构的类型 实体结构：结构体本身是实心受力特点：外力分布在整个体积中（实心墙、受力特点：外力分布在整个体积中（实心墙、大坝）大坝） 框架结构：框架结构：细长的构件细长的构件 受力特点：支撑空间而不充满受力特点：支撑空间而不充满空间空间 框架结构是由杆件或板件连接框架结构是由杆件或板件连接

11、而成的，构件可以是空心，也可以而成的，构件可以是空心，也可以是实心；可以是平面框架，也可以是实心；可以是平面框架，也可以是空间框架。由于这种结构用料少，是空间框架。由于这种结构用料少，可以承受多种载荷，因此用得很广可以承受多种载荷，因此用得很广泛。泛。 案例分析案例分析 ： 大连电视塔大连电视塔返回受力情况：受力情况：空间框架空间框架体。如体。如铁塔架，脚手铁塔架，脚手架，建筑框架体。架，建筑框架体。 壳体结构：壳体结构：层状结构层状结构 受力特点：外力作用在结构体受力特点：外力作用在结构体的表面上的表面上 壳体结构是用薄壁壳状构件来壳体结构是用薄壁壳状构件来替代空间框架而形成的一种空间结替代

12、空间框架而形成的一种空间结构。由于它可以将作用在其上的集构。由于它可以将作用在其上的集中横向载荷分散为沿壳体的压力。中横向载荷分散为沿壳体的压力。因此在场馆建设中用得很多。因此在场馆建设中用得很多。 案例分析：头盔，汽车外壳等案例分析：头盔，汽车外壳等返回P9小实验（了解壳体结构的受力情况）小实验（了解壳体结构的受力情况）思考：为什么鸡蛋能够承受如此大的压力？思考：为什么鸡蛋能够承受如此大的压力？因为鸡蛋独特的椭圆形造型，所以只要有重量压在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

13、。壳体结构具有十开，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，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

14、鸡蛋可以承受较大的压力。壳的表面上，所以鸡蛋可以承受较大的压力。乌龟的外壳属于壳体结构，它能承受较大的压力，乌龟的外壳属于壳体结构，它能承受较大的压力，保护身体不受损害。保护身体不受损害。P10案例分析案例分析 埃菲尔铁塔是现代巴黎的标志埃菲尔铁塔是现代巴黎的标志,是是一座于一座于1889年建成位于法国巴黎年建成位于法国巴黎战神广场上的露空结构铁塔，高战神广场上的露空结构铁塔，高320米。埃菲尔铁塔得名于它的设米。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。计师桥梁工程师居斯塔夫埃菲尔。铁塔设计离奇独特，是世界建筑铁塔设计离奇独特，是世界建筑史上的技术杰作，因而成为法国史上的技术杰作，

15、因而成为法国和巴黎的一个重要景点和突出标和巴黎的一个重要景点和突出标志。埃菲尔铁塔分为三层，从塔志。埃菲尔铁塔分为三层，从塔座到塔顶共有座到塔顶共有1711级阶梯，分别级阶梯，分别在离地面在离地面57米、米、115米和米和276米处米处建有平台建有平台 整体是框架结构；地基、柱整体是框架结构；地基、柱子等是实体结构子等是实体结构承重部分是框架结构、挡泥板是壳体结构、脚踏承重部分是框架结构、挡泥板是壳体结构、脚踏板与链轮之间是传动结构板与链轮之间是传动结构自行自行车由车由哪些哪些基本基本结构结构类型类型组成组成三、结构的类型结构的类型类型特点受力特点实例实体结构实体结构框架结构框架结构壳体结构壳

16、体结构结构体是实心结构体是实心 外力分布在整个体积中外力分布在整个体积中主要承受压力主要承受压力实心墙实心墙大坝大坝结构体由细长的结构体由细长的构件组成构件组成 支撑空间而不充满空间支撑空间而不充满空间即可以承受压力，又可以即可以承受压力，又可以承受拉力承受拉力铁架铁架结构体是层状结构体是层状外力作用在结构体表面上外力作用在结构体表面上当壳顶部受到压力时，能当壳顶部受到压力时，能将力均匀分散将力均匀分散头盔头盔贝壳贝壳练习：分析物体结构的类型练习：分析物体结构的类型 物体结构物体结构实体实体框架框架壳体壳体组合组合栅栏圆形陶瓷装饰品冰山建筑的穹顶钢化玻璃锅盖竹排汽车外壳人的头盖骨古罗马斗兽场古

17、罗马斗兽场古罗马斗兽场练习：当出现交通事故时，摩托车手的头盔是如何避免外当出现交通事故时，摩托车手的头盔是如何避免外力对头骨的撞击的？力对头骨的撞击的？当出现交通意外时，摩托车手头盔的某一部位受到当出现交通意外时，摩托车手头盔的某一部位受到一个大的撞击力，由于头盔是壳体结构，在受撞击一个大的撞击力，由于头盔是壳体结构，在受撞击时外力沿壳体分布出去，使得所受力迅速分布到头时外力沿壳体分布出去，使得所受力迅速分布到头盔表面，形成整个头盔表面均匀受力。另外头盔内盔表面，形成整个头盔表面均匀受力。另外头盔内部还有一柔性减震结构，它可以减弱头盔壳体上的部还有一柔性减震结构，它可以减弱头盔壳体上的力向人脑壳的传递，这样就起了保护摩托车手安全力向人脑壳的传递，这样就起了保护摩托车手安全的使用。的使用。汽车的安全汽囊又是如何保护驾驶员的？汽车的安全汽囊又是如何保护驾驶员的？汽车的安全气囊是现代汽车上的高科技装置。汽车的安全气囊是现代汽车