資源簡介

結構與設計 （習題課）
【學習目標】
1．理解結構的概念、分類和受力形式，明確穩固結構的影響因素。
2．通過典型例題和案例的分析，提高分析、設計、優化、欣賞結構的能力。
3．樹立聯系生活解決實際問題的意識，提高對技術文化性的理解。
【課前延伸】
一、內容與標準
知識點1: 認識結構
【目標要求】了解結構的涵義，能從力學的角度理解結構的概念和一般分類。
結構：是指事物的各個 之間的有序搭配和排列。如：
從力學角度來說, 結構是指可承受一定 的架構形態, 它可以抵抗能引起形狀和大小改變的力。
類型：實體、框架、殼體、組合（從受力特點上分）。
①實體結構：結構體本身是 的，它的受力特點是：外力分布在整個體積中，如： 。
② ：結構體由細長的構件組成，受力特點：支撐空間而不充滿空間。如： 。
③ ：層狀的結構，受力特點是：外力作用在結構體的表面上，如： 。
④組合結構：生活中很多物體的結構是由兩種或兩種以上的基本結構類型組合而成，稱為組合結構，如埃菲爾鐵塔等。
知識點2：結構的受力
【目標要求】能結合1～2種簡單的結構案例，分析結構是如何承受應力的。
拉力 兩個距離很近，大小相等，方向相反，且作用于同一物體的平行力 拔河
壓力 物體反承受的拉拽力 剪刀
剪切力 反方向向物體兩端均勻施力，使物體發生扭轉形變的力 擰衣服
扭轉力 擠壓物體的力 彎弓
彎曲力 作用于物體，使它產生彎曲的力 壓路機
內力：構件受到外力作用時，內部各質點之間的相互作用會發生改變，產生一種抵抗的力。應力：構件的單位橫截面積上所產生的內力，當應力達到某一極限值，結構會遭到破壞。
判斷一個構件的強度，就要從應力來判斷。σ=N/A，其中N是內力，A是受力面積， 是應力。
知識點3：分析結構
【目標要求】能通過技術試驗分析影響結構的強度和穩定性的因素，并寫出試驗報告。
重心高低
結構的穩定性 支撐面的大小
結構形狀
結構的形狀 鉸鏈接
　　　　 結構的強度 構件的連接方式
使用的材料 剛鏈接
結構的穩定性：是指結構在負載的作用下維持其原有 狀態的能力。
對于一個結構而言，如果 所在的垂線落在 的范圍內，就是穩定的，不會出現傾倒。
結構的強度：是指結構具有的抵抗被外力破壞的能力。
是指被連接的構件在連接外不能相對移動，但可相對轉動，具體有松螺栓、松鉚等。如門與門框的連接； 是指被連接的構件在連接處既不能相對移動，也不能相對轉動，具體有榫接、膠接、焊接等，如固定鐵床架的連接。
結構的形狀不僅有外部形狀也有構件的內部橫截面形狀。
不同材料的鏈接方式和加工工藝，強度也不同。結構的局部或形狀的改變能實現新的功能。
知識點4：設計結構
【目標要求】能確定一個簡單對象進行結構設計，并繪制設計圖紙，做出模型或原型。
設計應考慮的主要因素：①使用對象的穩定性和強度要求；②公眾和使用者的審美需要；③使用者的個性化需要；④設計對象的成本控制和一定使用壽命。
結構設計案例中包括：①設計項目，設計對象（一個什么設計結構）；②設計要求，滿足使用者的需要；③設計分析，從穩定性和強度材料、連接方式等的角度分析；④設計準備，材料、工具設備等；⑤設計方案，結構的制作方案。
知識點5：欣賞結構
【目標要求】能從技術和文化的角度欣賞并評價典型結構設計的案例。
①使用功能 ②穩固功能 ③設計的創意和表現力
技術角度 ④材料使用 ⑤工藝的精湛程度
欣賞結構 ①文化寓意與傳達 ②美學原則
文化角度 ③時代、民俗、習俗 ④個性特征
【當堂練習】【必做題】
1．在使用螺栓連接兩塊木板時，當兩個F作用于物體時，構件沿交界面發生相對錯動。此時螺栓主要受到：（ ）
A、彎曲力　 B、剪切力 C、壓力　D、拉力
2．仿生技術、微型照相機、人造衛星拍攝系統、能自動調焦的針孔攝像頭用（ ）進行方案構思。
A．草圖法 B．聯想法 C．奇特構思法 D．模仿法
3．大型電器包裝箱一般在側面開有二端是圓角的長方形手提孔，以方便搬移電器，二端的圓角主要是為了（ ）
A．圓形比較美觀 B．相同周長，圓面積最大，可省材料
C．眼睛是圓的，便于住里面觀察 D．有利于應力均勻分散，防止破壞包裝箱
4．臂力器是一種鍛煉人的上肢力量、增加手臂肌肉強度的健身器材。當人們使用它鍛煉身體時，臂力器受到的力主要是：（ ）
A．拉力 B．剪切力 C．扭轉力（扭矩）D．彎曲力（彎矩）
5．如圖所示是農民從水井里打水的情景，轆轤套在固定的木軸上，井繩繞在轆轤上，搖動把手使轆轤轉動從而帶動水桶上升，轆轤受到的力主要是：（ ）
A．拉力 B．剪切力 C．扭轉力（扭矩） D．彎曲力（彎矩）
6、鉆石有令人難以置信的強度，就是因為它的分子結構為四面體，每個四面體都有四個角、四個面和六條邊，每一個面都是一個三角形，說明鉆石的強度與（ ）有關。
A、結構的形狀 B、使用的材料 C、構件之間的連接方式 D、穩定性
7．在校運動會上某同學發現，有很大一部分同學不喜歡穩坐在看臺上觀看比賽，而是喜歡更接近現場，于是在比賽項目結束的中間過程有很大一部分同學會選擇坐在地上，或者坐到裁判桌子上。于是他想根據這一現象為同學們設計一種便攜式的小板凳。根據你所學的設計過程，你覺得這位同學首先要做的是（ ）
A．提出設計題目，明確設計要求 B．收集設計所需要的信息
C．繪制草圖 D．提出解決問題的多個設想
8、觀察以下四個關于三腳架的圖，然后判斷以下四種說法中，正確的是：（　　）
A.支撐面大的肯定比支撐面小的穩定 B.結構越穩定，強度越大
C.結構強度越大，越穩定
D.重心所在點的垂線落在支撐面內的結構是穩定的
9．如圖，汽車的引擎蓋在結構中屬于哪種類型：（　　）
A．實體結構　B．框架結構　C．殼體結構　D．組合結構
10．在汶川地震中，災民臨時居住的帳篷，它的主體在結構類型上屬于：（ ）
A．殼體結構 B．組合結構 C．框架結構 D．金屬結構
11．在下列對磚頭進行的測試中，哪一種是抗壓性能測試：（　　）
12.水泥梁在受力后會發生形變，見圖，此時它的上、下表面（沿表面）的受力：（ ）
A．上表面受到壓力，下表面受到壓力；
B．上表面受到壓力，下表面受到拉力；
C．上表面受到拉力，下表面受到壓力；
D．上表面受到拉力，下表面受到拉力。
13．如圖，支撐柱（自身重力不計）在桌面重力的作用下，會產生應力，下列說法正確的是：（ ）
A．支撐柱上下各個部分受到的應力大小相同
B．支撐柱直徑最大的地方受到的應力最大
C．支撐柱直徑最小的地方受到的應力最大
D．支撐柱上各個部分受到的應力大小僅與桌面重力的大小有關
14．如圖所示是一款我們日常生活中經常使用的瓷碗，這種碗的碗腳在制作上用料一般都比較厚，采用這種設計的主要目的是為了：（ ）
A.不太燙手 B.美觀 C.增加瓷碗的穩定性 D.增加瓷碗的強度
15．如圖所示，自行車在單腳支撐桿的支撐下保持穩定。如果不斷地擴大支撐桿與自行車之間的夾角θ，結果是：（ ）
A．支撐面越來越大，結構越來越穩定
B．重心越來越低，結構越來越穩定
C．穩定性從差逐漸變好，又從好逐漸變差
D．穩定性從好逐漸變差，又從差逐漸變好
16．下列不屬于結構穩定性范疇的是：（ ）
A．電風扇的底座較重B．兒童自行車的兩個側輪
C．戶外廣告牌的三角形結構 D．A字形梯中間的拉桿
17．電熱水壺的底部，一般制成如圖所示的凹凸不平的形狀，這樣設計是為了：（ ）
A．增大受熱面積 B．減小底部變形 C．美觀 D．制造方便
18．汽車的傳動軸受到主要的作用力是（ ）
A.拉力 B.壓力 C.彎曲力 D.扭轉力
19．可以用受力結構的穩定性來解釋的事實是（ ）
　 A雞蛋在某種情況下可以承受很大的外力　 B 廣告牌被臺風吹倒
　 C　耳機與電腦主機的插口接觸不良，聽不到音樂 D 拔河的繩子斷裂
20．走鋼絲的人手上拿著一條長棒的目的是（ ）
A.美觀 B.降低重心 C.調節重心 D.支撐
21．我們常用的A形梯不采用鉛合金片，而采用長方形截面的構件，這說明（ ）影響結構強度
　 A材料　B形狀　C構件　D連接方式
22．分別在一根竹桿和一根同樣尺寸的脆性塑料桿上不斷加掛相同質量的重物，竹桿比脆性塑料桿能掛更多重物而不會斷裂，說明了（ ）影響結構的強度。
A.材料 B.結構的形狀 C.構件橫截面形狀 D.構件的連接方式
23．好多藥瓶的瓶蓋側面都設計有密集的豎條紋，其目的是 ，有的礦泉水瓶子有若干凸起的橫向紋路，它的作用是 。
24．小明的鋁合金書架斷裂了，他最好采用那種連接方式進行修補（ ）
A.焊接 B.榫接 C.膠接 D.鉚接
25． F1（世界一級方程式）賽車比賽是一項“極速運動”。比賽時，賽車要想跑出很高的速度，必須保持運動過程中的穩定性，那么賽車應怎樣進行設計（ ）
A.流線型外型，底盤高，很重 B.流線型外型，底盤低，很輕
C.弧線型外型，底盤低，有一定自重 D.流線型外型，底盤低，有一定自重
26．易碎產品在包裝時需要一些特殊的設計方法以防止產品摔碎，這種包裝應該側重于（ ）
A.穩定性 B.強度 C.美觀 D.安全
【選做題】27． 如圖，是一個用在轉角固定的金屬附件，在直角的金屬轉角外側加了三角形的金屬連接片，其目的是：（ ）
A．增加固定的強度； B．增加被固定器具的穩定性；
C．使固定部分更美觀； D．提高售價，獲得更多的利潤。
28．某班級在通用技術課上，進行了結構設計與制作比賽：用規定數量的木筷搭建規定高度的支持架，看誰制作的支撐架能承受的壓力最大。結果圖示的結構得到了冠軍。該結構獲得冠軍的主要原因是：（ ）
A．采用了木質的筷子 B．采用了三角形的結構
C．支撐面大 D．重心低
29．如下靠上邊圖是一張四腳小方凳的直觀圖及視圖，由于天氣干燥，榫接部位松動，出現左右擺動，小明準備用方木條、鐵釘為原材料．進行加固．如下靠下邊圖所示，效果最好的方法是( )
　　　　　
30．如右圖．椅子的腳粗細不一，一個人坐上去之后，關于A、B兩處應力的大小，下列說法正確的是( )
A． A處應力大．B處應力小 B．A處應力小，B處應力大
C． A、B兩處的應力一樣大 D．A、B兩處的應力大小不能比較
31.鉆石有令人難以置信的強度，就是因為它的分子結構為四面體，每個四面體都有四個角、四個面和六條邊，每一個面都是一個三角形，說明鉆石的強度與（ ）有關。
　 A結構的形狀　B使用的材料　C構件之間的連接方式 　D穩定性
32.超市里冷凍食品的塑料包裝盒通常選用白色的，并在盒子的底部壓制出一些幾何圖案的凹凸槽，這主要是為了（ ）
A．減少食品與包裝盒的接觸面積 B．保持溫度不變、緩沖震
C．減少熱量吸收、增加抗形變能力 D．減輕包裝質量、緩沖震動
33. 范仲淹的“先天下之憂而憂，后天下之樂而樂”使岳陽樓聞名天下。它是一座三層的純木結構建筑，斗拱、飛檐的結構復雜，工藝精美，令人驚嘆。斗拱使屋面凹曲，飛檐使沉重的建筑增添了輕快欲飛的美感，體現了高貴華美的風韻，豐富了中國古代建筑文化。可以從哪兩個角度來欣賞評價經典結構（ ） ①技術 ②工藝 ③民俗 ④文化
A. ①② B．③④ C．①④ D．②③
34.某班同學在教室里布置了一些花草，他們把直桿AB的一端固定在墻上將吊蘭掛起來，如右圖所示。
（1）結構受力的基本形式有壓力、拉力、彎曲力和剪切力等。請說出AB桿的主要受力形式。
（2）簡述這個結構存在的缺陷。
（3）在不改變桿的固定點A和懸掛點B的前提下，簡述你對這個結構提出的改進方法？并在原圖上標注改進方案。
【總結反芻】
審題要注意哪些方面？
分析結構題目的思路是怎樣的？
本節課你最大的收獲是什么？
結構分析
A. B. C. D.
A. B. C. D.

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