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高考專題復習講義⑤：第一單元 結構與設計
高三（ ） 姓名 號次
一、基本內容
1．構件的受力形式多種多樣，基本受力形式有 、 、 、扭轉力和彎曲力，很多情況下，構件可能同時受到幾種不同形式的力的作用。
2．根據物體的結構形態，通常將結構分為 、 和殼體結構三種基本類型。
★3．影響結構穩定性的因素有多種，主要有 、結構與地面接觸所形成的 和結構的 等。
★4．結構的強度與結構的 、 、構件之間的 等因素有密切的關系。構件的連接通常有兩類： 和剛連接。
5．賞析結構設計作品，可從 與文化兩個角度進行。
二、習題訓練
1．在汶川地震中，醫務人員使用擔架運送傷員時，擔架的雙桿AB和CD主要承受（ ）
A．剪切力 B．拉力 C．扭轉力 D．彎曲力
2．如圖所示的結構中，不屬于殼體結構的是：（ ）
3．下列屬于結構穩定性范疇的是：（ ）
A．廣告牌架子被大風刮斷 B．大橋橋墩被油輪撞斷
C．大橋橫梁因貨車超重而被壓斷 D．茶杯被碰翻倒
4．如圖所示是一款集手電筒和臺燈為一體的多功能手電筒，該產品小巧、輕便，作為臺燈使用時可拿出底座滑塊保持穩定。請分析，為了保持該產品穩定，設計者采取的主要措施是：（ ）
A．增加底座質量 B．增大支撐面
C．使用新材料 D．拉長燈頭支撐桿
5．高二（6）班的同學用木條、乳膠等做了一個長方形的獎狀框用來放置他們獲得的榮譽獎狀（如圖一）。他們發現這個結構容易變形，便提出了如下四種改進方案（如圖二）。你認為不合適的方案是：（ ）
6．使用A字形（人字）梯，往往在梯子中間用一根拉桿或繩子固定，其主要目的是（ ）
A．增加梯子強度 B．減小人對梯子的壓力
C．增加梯子的穩定性 D．促使梯子美觀
7．某些支撐陽臺的梁做成如下圖所示形狀，這主要是出于對（ ）的考慮。
A．美觀 B．強度 C．安裝 D．穩定性
8．李寧自己動手制作了一張座椅，他對座椅的穩定性做了如下試驗，你認為合理的一項是：（　　）
A．親自坐在椅子上感受一下
B．放一些重物在椅子上，看是否能承受
C．用電風扇對椅子吹風看能否吹倒 D．用手左右晃一晃看是否穩固
9．在自行車家族中，有性能各異的不同車型。如裝有輔助小輪的童車、雙梁載重車、彎梁女式車、雙坐雙蹬的雙人車等，這些特殊功能的實現，是因為設計者改變了（ ）
A．車的自重 B．車的材料 C．車的結構 D．車的大小
10．在簡易相框的設計與制作過程中，下列說法不正確的是：（ ）
A．簡易相框的設計與制作需要考慮造型、材料、穩定性和強度等方面
B．用木條做相框時，木條之間的連接可以采用普通文具膠水連接
C．支架的設計需要考慮支架的支撐形式、支架構件截面形狀及連接等
D．根據不同的設計方案，相框與支架間可以采用鉸連接或固定連接
11．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。可以從那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
12．斗拱是中國木構架建筑特有的結構構件，由方形的斗、升和矩形的拱、斜組成，它的作用是：（ ）
A．有利于建筑排水 B．屋頂的載荷經它傳遞到柱子
C．有利于建筑采光 D．只起到建筑裝飾作用
13．作品評價題：觀察如圖兩種汽車車身結構，左圖叫“非承重式車身”，地盤與車身分離，右圖是“承重式車身”，地盤與車身融為一體，請從結構類型方面對這兩種車身結構進行評價。
14.自行車是我們生活中常見的結構，請根據你所學有關結構的知識回答、以下問題:
(1) 自行車的結構設計除了考慮穩定性外，還主要考慮什么因素？它跟什么因素有關？
(2) 自行車的車架為什么采用三角形結構？
(3) 自行車的支架部分采用了空心鋼管材料，請說明使用這種材料的兩種優點。
15．如圖周琳要對二組材料（紙、木材）進行受力對比試驗。請你分析一下這個試驗的結果應該是哪一個能承受外力比較大，結合你學過的知識，推測一下，周琳進行這次試驗的目的是什么？
16．給你一個長方形木框和另外兩根木條（可以改變木條的長短），這兩根木條應該怎么擺放才能使這個木框更加穩定？在右圖中畫出示意圖并說明理由
17．如圖所示是某廠家生產的塑料凳，很多顧客反映凳腳強度不足，容易變形或斷裂。針對這個問題，請根據所學的結構方面知識，就提高凳腳強度給廠家提三點合理的建議。
18．如圖所示是一廠家生產的泡沫塑料保溫盒，表面平整光滑，保溫性好，用途廣泛。但很多用戶反映該泡沫塑料保溫盒箱體強度不足，易破裂。針對這一問題，請你根據所學的結構方面知識，給廠家提兩點建議。
19．李琳準備在房間里放置一個落地式書架，可利用的空間尺寸為長1000mm、寬500mm、高2800mm。請用已刨削的杉木板為主要原料，為李琳設計、制造一個書架。
⑴請從結構的穩定性角度對書架進行簡單的設計分析。
⑵用草圖展示設計，說明該書架的總體尺寸（長、寬、高），并針對草圖說出你所設計的書架的兩個特點。
⑶在不借助任何工具和設備的情況下，設計一個技術試驗方案，測試其穩定性。請完成以下技術試驗方案，在有“ ”處填上相應的內容。
20．李明已設計制作了如圖所示的“壁掛書架”，為了測試書架的穩固程度與哪些因素有關，他想做一個試驗，請為他起草一份技術試驗方案（試驗報告）（8分）
21．技術試驗題 請你設計一個衣帽架（如右圖）穩定性和強度技術試驗方案。（8分）
1．DCDBC 6．CBDCB 11．CB
13．答案：
“非承重式車身”，地盤與車身分離，車身是框架結構，不能承受較大的側向外力，因而安全性不高。
“承重式車身” 地盤與車身融為一體，是殼體結構，當手外力破壞時，外力作用在結構體表面，可以承受比較大的力，結構牢固，里面乘坐的人員比較安全。
14.（1）強度；結構的強度與結構的形狀、材料、連接方式有關。
（2）三角形具有較高的穩定性和較大的強度。
（3）優點：鋼這種材料具有較大的強度；
中空能有效的減輕自重，節省材料，但對強度的影響并不大。
15.試驗結果：都是右圖能承受較大的外力。
試驗目的：探究結構的形狀與強度的關系。
試驗目的：“探究結構的強度與形體的整體形狀及截面形狀的關系”。
16.
理由：
每根木條都與木框的邊構成了三角形，三角形具有較高的穩定性，并有較大的強度，所以木框就變得十分穩定。
17.(1)考慮形狀：將凳腳截面形狀由“L形”改為：“W形”或“圓形”或“半圓形”（見圖）
（2）考慮材料：將凳腳加厚、加粗；或選用強度大的塑料。
（3）考慮連接方式：增加凳腳之間的連接塑料桿（如加斜撐）。
18.
（1）考慮形狀：給平整的箱子表面增加凹凸花紋橫條；
（2）考慮材料：加厚泡沫厚度，四周和底部增加塑料桿。
19.答：
（1）（共4分，每條2分）
重心位置：降低書架重心，有利于提高穩定性。
支撐面大小：書架底面積越大，穩定性越好。
（2）（共14分，草圖結構基本合理6分，結構有創意1分，草圖整潔美觀1分，尺寸合理不超過可利用空間2分，特點說明兩條4分）
（3）（共7分）
試驗名稱：落地式書架穩定性測試（1分）
試驗目的：測試書架的穩定性（寫出測試或試驗1分，穩定性1分）
檢驗左右方向的穩定性：用手抓書架一側的中間位置，在左右方向推拉書架，觀察有無明顯晃動和變形（寫出左右方向推拉1分，觀察~~1分）
檢驗前后方向的穩定性：兩手分別抓在書架兩側的中間，在前后方向推拉書架，觀察有無明顯晃動。（寫出前后方向推拉1分，觀察~~1分）
20．答：試驗名稱：研究影響壁掛書架穩固性因素的試驗報告，（1分）；
試驗目的：研究壁掛書架的結構穩固與哪些因素有關，（1分）；
試驗準備：不同材料的支撐桿、書本若干、記錄紙等，（1分）；
試驗過程：（書寫試驗過程的步驟）；
試驗記錄：（設計一記錄表格）
試驗總結：壁掛書架的穩固性與支撐桿的材料、連接方式等關系如何？
21．答：
試驗名稱：
試驗目的：
試驗準備：
試驗過程：
試驗記錄：
試驗總結：
A．安全帽 B．電飯煲 C．窗臺護欄 D．天文臺穹頂
滑塊
圖一
A B C D
細繩
木條
小角板
圖二
墻體
臺面
挑梁
試驗名稱：
試驗目的：
試驗準備：若干書本、書架
試驗過程：
①把書架放置在平整處，前后、左右方向用手輕輕搖晃，書架應無明顯晃動，否則應重新放置書架；
②將書本疊滿書架的每一格；
③檢驗左右方向的穩定性：
④檢驗前后方向的穩定性：
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