第一單元1.1結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)(高中江蘇版)

第一單元結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)技術(shù)與設(shè)計(jì)1我們學(xué)習(xí)了設(shè)計(jì)的基本知識，熟悉了設(shè)計(jì)的一般過程。

通用技術(shù)必修2結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)流程與設(shè)計(jì)系統(tǒng)與設(shè)計(jì)控制與設(shè)計(jì)第一單元結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)一、常見結(jié)構(gòu)的認(rèn)識二、穩(wěn)固結(jié)構(gòu)的探析三、簡單結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)四、經(jīng)典機(jī)構(gòu)的欣賞

一、無處不在的結(jié)構(gòu)：第一節(jié)常見結(jié)構(gòu)的認(rèn)識A、同樣是水，有液態(tài)、氣態(tài)、固態(tài)；B、同樣是碳，但有最硬的固體金剛石和最軟的固體石墨存在；C、化學(xué)有機(jī)物結(jié)構(gòu)不同性質(zhì)不同（色素）；D、同樣的六個(gè)字“這個(gè)人表現(xiàn)好”“這個(gè)人好表現(xiàn)”，但因排列不同，就形成了一褒一貶；E、用同樣的材料，做出的結(jié)構(gòu)不同的小板凳就會有不同的特性，有的穩(wěn)，有的不穩(wěn)；F、各種材料組成結(jié)構(gòu)可以使“死的”材料變成“活的”機(jī)器。如：發(fā)動機(jī)、電子計(jì)算機(jī)、機(jī)器人、飛機(jī)、火箭……在自然界，相同的物質(zhì)，不同的結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出不同特性的現(xiàn)象處處可見。

世界上任何事物都存在結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)多種多樣且決定著事物存在的性質(zhì)。黃土高原1、自然界中的結(jié)構(gòu)：

在自然界，各種事物都有它特定的結(jié)構(gòu)，這些形形色色的結(jié)構(gòu)結(jié)了我們無限的創(chuàng)造靈感和啟示。通過對自然界中結(jié)構(gòu)的分析與研究，將其成果應(yīng)用到技術(shù)領(lǐng)域，更好地為人類服務(wù)。海洋貝人體骨骼上海松江有個(gè)100米深石場，還有一個(gè)小湖。Atkins設(shè)計(jì)公司就在這里設(shè)計(jì)了一個(gè)22世紀(jì)風(fēng)格的五星級的松江大酒店。建筑宏偉壯觀，有一組瀑布狀的玻璃幕墻，非常漂亮。這還是一座極為環(huán)保的建筑，整個(gè)酒店的屋頂種滿綠草，石場為酒店提供了良好的溫度控制。酒店總共能住1000位客人，他們可以享受酒店里的餐廳、咖啡廳、健身房、宴會廳、水下水族館、會議廳、泳池、攀巖......松江大酒店利用自然地形結(jié)構(gòu)水坑里竟然設(shè)計(jì)出這樣一座大酒店

任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)都能找到一條可通過的路徑。

這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在哪里？蜘蛛網(wǎng)：（1）觀察分析結(jié)構(gòu)圖。

使用最少的材料制作盡可能寬敞的空間，不會出現(xiàn)縫隙，空間使用效率最好。（2）蜂巢：

這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在哪里？2、結(jié)構(gòu)概念：

結(jié)構(gòu)是指事物的各個(gè)組成部分之間的有序搭配和排列。

結(jié)構(gòu)的各組成部分，通常稱為構(gòu)件。例：人體結(jié)構(gòu)，分子結(jié)構(gòu)，階級結(jié)構(gòu)，文章的結(jié)構(gòu)，汽車結(jié)構(gòu)，桌子結(jié)構(gòu)，地球結(jié)構(gòu)等。

關(guān)鍵詞：有序

搭配人的染色體有X染色體、Y染色體之分，X染色體、Y染色體不同的搭配和排列，決定這個(gè)人是男人還是女人。啟發(fā)：你能否舉例說明事物的各個(gè)組成部分之間的搭配和排列改變了，事物的性質(zhì)也發(fā)生了改變。(3）閱讀案例：仿生技術(shù)蒼耳子與尼龍搭扣;鳥與飛機(jī);鷹眼與導(dǎo)彈跟蹤系統(tǒng)。狩獵者從灌木叢走過，褲子上粘滿了令人討厭的蒼耳子。瑞士的喬爾吉·朵青斯通過仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)蒼耳子的表面布滿了許多帶有細(xì)細(xì)倒鉤的小刺，碰到纖維類的衣物便粘在上面，經(jīng)過8年的研究，根據(jù)蒼耳子的結(jié)構(gòu)，發(fā)明了簡單實(shí)用的尼龍搭扣。蒼耳子與尼龍搭扣案例分析：生產(chǎn)生活中還有那些產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)是受到自然界事物結(jié)構(gòu)的啟發(fā)而產(chǎn)生？（仿生技術(shù)）船槳（魚鰭）人工冷光（螢火蟲）風(fēng)箏（鷹）鋸（螳螂臂或鋸齒草）車輪（隨風(fēng)旋轉(zhuǎn)地飛蓬草）潛水艇（海豚）潛水用的腳蹼（鴨子）潛水艇的流線型設(shè)計(jì)（魚類）結(jié)構(gòu)不合理就會產(chǎn)生什么后果？3、技術(shù)領(lǐng)域中的結(jié)構(gòu)：魁北克大橋的坍塌。[思考]：大橋坍塌的原因是什么？閱讀課本P4.

事物的結(jié)構(gòu)影響著事物的性能和功能，合理的結(jié)構(gòu)是事物存在和發(fā)展的基礎(chǔ)，卓越的結(jié)構(gòu)是設(shè)計(jì)者和制造者長期的追求。4、社會領(lǐng)域中的結(jié)構(gòu)：在社會領(lǐng)域,也普遍存在著結(jié)構(gòu)現(xiàn)象。

一篇文章的內(nèi)容結(jié)構(gòu)影響文章的表達(dá)與質(zhì)量,一家企業(yè)、社區(qū)、公司的人員、國家的結(jié)構(gòu)關(guān)乎企業(yè)的運(yùn)行與效率。社會領(lǐng)域：[馬上行動]：

請分別列舉自然界、技術(shù)領(lǐng)域、社會領(lǐng)域給你印象較深的有關(guān)結(jié)構(gòu)的事例？自然界：技術(shù)領(lǐng)域：天體結(jié)構(gòu)、地球的結(jié)構(gòu)、植物的結(jié)構(gòu)、動物的結(jié)構(gòu)…汽車的結(jié)構(gòu)、微機(jī)的結(jié)構(gòu)、電腦主板的結(jié)構(gòu)、數(shù)字控床的結(jié)構(gòu)…教育管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、通用技術(shù)的學(xué)科結(jié)構(gòu)、課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)、文化、經(jīng)濟(jì)格局等。二、結(jié)構(gòu)與力

從力學(xué)角度來說，結(jié)構(gòu)是指可承受一定力的架構(gòu)形態(tài)，它可以抵抗能引起形狀和大小改變的力。

一個(gè)較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)由許多不同的部分組成，這些組成部分通常稱為構(gòu)件。

當(dāng)一個(gè)結(jié)構(gòu)受到外力作用時(shí),內(nèi)部各質(zhì)點(diǎn)之間的相互作用會發(fā)生改變,產(chǎn)生一種抵抗的力,稱為內(nèi)力。

應(yīng)力是構(gòu)件的單位橫截面上所產(chǎn)生的內(nèi)力，當(dāng)應(yīng)力達(dá)到某一極限值時(shí),結(jié)構(gòu)就會遭到破壞。用公式表示應(yīng)力為σ=F/s,其中,F是內(nèi)力,S是受力面積,σ是應(yīng)力。

生活中常見的結(jié)構(gòu)都能抵抗來自外界的各種作用力和自身重力。1、結(jié)構(gòu)與力馬上行動：請分析以下事物分別受到哪些力？（P）吊蘭的支撐架橋墩大壩被托起的梁拉力支撐力壓力壓力

討論分析生產(chǎn)、生活中常見結(jié)構(gòu)，要抵抗來自外界力的作用情況：（課本P5）硬紙包裝箱：建筑物的窗戶：課桌：自身重力、墻體的壓力、風(fēng)力、外來撞擊力…自身的重力、手臂的壓力、桌山個(gè)物體的壓力、推拉力、地面對其的支撐力…箱內(nèi)物體的重力、箱內(nèi)物體向外的擠壓力、自身的重力、外界壓力、所裝載貨物的壓力…外力的基本形式構(gòu)件所受的外力形式多樣，基本形式有彎曲力、拉力、壓力、剪切力、扭轉(zhuǎn)力等。在受外力作用時(shí)，構(gòu)件會發(fā)生形狀或大小的改變，這種改變稱為變形。

（1）釣魚——彎曲力：作用于物體，使它產(chǎn)生彎曲變形的力（與構(gòu)件縱軸線相垂直）例子：使用弓、使用臂力器、撐桿跳高（2）拔河——拉力：物體所承受的拉拽力，產(chǎn)生拉伸變形。例子：拉面、油條、拉力器（3）趁熱打鐵——壓力：擠壓物體的力，產(chǎn)生壓縮變形。例子：壓訂書機(jī)、坐板凳、壓路機(jī)壓路（4）修理草坪——剪切力：兩個(gè)距離很近，大小相等，方向相反，且作用于同一物體上的平行的力。例子：剪刀剪紙、鋼絲鉗鉗鋼絲（5）擰干衣服——扭轉(zhuǎn)力：反方向向物體兩端均勻施力，使物體發(fā)生扭轉(zhuǎn)形變的力。例子：擰麻花條拉力作用于物體,使它產(chǎn)生彎曲的力壓力兩個(gè)距離很近,大小相等,方向相反,且作用于同一物體上的平行力剪切力擠壓物體的力扭轉(zhuǎn)力物體所承受的拉拽力彎曲力反方向向物體兩端均勻施力,使物體發(fā)生扭轉(zhuǎn)形變的力馬上行動：請連線受拉受壓受剪切受扭轉(zhuǎn)受彎曲構(gòu)件承受使之產(chǎn)生彎曲的力。構(gòu)件承受兩個(gè)距離很近、大小相等、方向相反的平行力。構(gòu)件承受使之被擠壓的力。構(gòu)件承受拉拽力。構(gòu)件兩端承受方向相反的均勻的力，使它發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形。觀察圖,說明石磨的推桿為什么要用一根繩子吊起來。探究：一是保持人在推磨時(shí)推桿始終在平行于地面的平面上運(yùn)動，改變了人推磨時(shí)的用力方向，只需前推與后拉，使推磨更輕松；二是防止推桿彎曲變形，可以承載一些推桿的重力。2、結(jié)構(gòu)與力小試驗(yàn)小試驗(yàn)：比較不同形狀紙板所能承受壓力的大小。（P7）請思考：1、哪種情況下紙板的抗壓能力最強(qiáng)，為什么？2、在現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)活動中有哪些應(yīng)用？紙張彎曲大跨度小，抗壓能力大。建造拱橋時(shí)需要考慮拱橋的跨度與彎曲程度。三、結(jié)構(gòu)的類型：實(shí)體結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、殼體結(jié)構(gòu)。1、實(shí)體結(jié)構(gòu)：是指結(jié)構(gòu)體本身是實(shí)心的結(jié)構(gòu)。受力特點(diǎn)：外力分布在整個(gè)體積中。實(shí)體結(jié)構(gòu)可以連續(xù)傳遞載荷，適于承受壓力。案例分析：三峽大壩、廚房中的菜板子、實(shí)心墻、水庫的大壩、古代的城墻、柱子、實(shí)心球等。2、框架結(jié)構(gòu)：是指結(jié)構(gòu)體由細(xì)長的構(gòu)件組成的結(jié)構(gòu)。受力特點(diǎn)：支撐空間而不充滿空間，能承受垂直和水平荷載?？蚣芙Y(jié)構(gòu)是由桿件或板件連接而成的，構(gòu)件可以是空心，也可以是實(shí)心；可以是平面框架，也可以是空間框架。由于這種結(jié)構(gòu)用料少，可以承受多種載荷，因此用得很廣泛。案例

：窗戶、畫框、房子、竹排、教室的門窗常用木框架，蔬菜大棚的棚體、建筑用腳手架、自行車、埃菲爾鐵塔、桌子、板凳、書櫥、輸電鐵塔。3、殼體結(jié)構(gòu)：通常是指層狀的結(jié)構(gòu)。殼體結(jié)構(gòu)是用薄壁殼狀構(gòu)件來替代空間框架而形成的一種空間結(jié)構(gòu)。由于它可以將作用在其上的集中橫向載荷分散為沿殼體的壓力。因此在場館建設(shè)中用得很多。受力特點(diǎn)：外力作用在結(jié)構(gòu)體的表面上，由弧面整體分擔(dān)承受，抵抗變形。[案例分析]：

頭盔，汽車飛機(jī)外殼、飲水杯、文具盒、裝甲車、油罐、雞蛋、核桃、瓜子、西瓜、鍋碗瓢盆……等。4）組合結(jié)構(gòu)：在生產(chǎn)和生活實(shí)際中，很多物體的結(jié)構(gòu)是由兩種或兩種以上的基本結(jié)構(gòu)類型組合而成的。受力特點(diǎn)：復(fù)雜（這是大學(xué)結(jié)構(gòu)力學(xué)將要學(xué)習(xí)的）。在日常生活中我們常見的結(jié)構(gòu)大部分都是組合結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)的類型種類：纜索結(jié)構(gòu)、桁（heng）架結(jié)構(gòu)、空間桁架結(jié)構(gòu)、球形空間桁架結(jié)構(gòu)等。桁架案例分析：大壩都是拱形和實(shí)心結(jié)構(gòu)的組合體；圓頂大廈的頂部都是框架結(jié)構(gòu)和殼體結(jié)構(gòu)的組合（又叫球形空間桁架結(jié)構(gòu)）。[學(xué)生討論]：進(jìn)入工地時(shí)總是被要求戴上安全帽，為什么？馬上行動：指出表中所列事物的結(jié)構(gòu)類型，在對應(yīng)欄打“√”，并寫出受力特點(diǎn)。物體結(jié)構(gòu)實(shí)體結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)殼體結(jié)構(gòu)組合結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)柵欄圓形陶瓷裝飾品冰山高層建筑的穹頂鋼化玻璃鍋蓋竹排汽車外殼人的頭蓋骨古羅馬斗獸場√√√√√√√√√作用在表面上作用在表面上作用在表面上作用在表面上作用在表面上分布在整個(gè)體積中作用在支撐架上作用在支撐架上各種結(jié)構(gòu)都有受力四、課堂練習(xí)在一次交通事故中，摩托車手能夠死里逃生的主要原因是什么？當(dāng)出現(xiàn)交通意外時(shí)，摩托車手頭盔的某一部位受到一個(gè)大的撞擊力，由于頭盔是殼體結(jié)構(gòu)，在受撞擊時(shí)外力沿殼體分布出去，使得所受力迅速分布到頭盔表面，形成整個(gè)頭盔表面均勻受力，這是對外力的第一次減弱，起到了保護(hù)摩托車手安全的作用。達(dá)標(biāo)訓(xùn)練1、2009年10月1日國慶60周年大閱兵時(shí)，浩浩蕩蕩開過天安門前的中國人民解放軍的陣容強(qiáng)大的鐵甲方隊(duì)，圖中的坦克，其結(jié)構(gòu)類型屬于（）。A、實(shí)體結(jié)構(gòu)B、框架結(jié)構(gòu)C、殼體結(jié)構(gòu)D、纜索結(jié)構(gòu)