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第一章 結構與設計
結構的的含義【I】
（1）、結構：是指事物的各個 之間的有序搭配和排列。如：
（2）、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。
（3）、構件的基本受力形式：
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
結構的分類【I】
（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。
3、結構的應力【I】
當一個結構受到外力作用時，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，稱為應力。應力是構件的單位橫截面上所產生的內力，當應力達到某一極限時，結構就會遭到破壞。用公式表示為 = ，其中F是內力，S是受力面積， 是應力。
4、結構的穩定性【II】
（1）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。
結構的穩定性是結構的重要性質之一。如果一個物體的結構不能有效地抵御常見外力的作用，那么該物體是很難承受負載而保持平衡的。
（2）影響結構穩定性的主要因素：
1) ：重心越低,穩定性越好；重心越高,穩定性越差，如不倒翁、茶幾等。
結構重心所在點的垂線是否落在結構底面的范圍內，落在就是穩定的，沒有就是不穩定的。
2) ：結構的底座，結構與地面接觸所形成的支撐面的大小，四支腳的椅子比三支腳的椅子更加穩定。
支撐面越大越穩定，越小越不穩定。如：高塔的共同特點都是上端小而下端大。
3) ：結構的形狀不同，其穩定性也不同。
影響結構穩定性的因素是相互關聯的，需要綜合考慮各種因素來討論結構的穩定性。
（3）對于一個結構而言，如果 所在點的垂線落在 的范圍內，就是穩定的，不會出現傾倒。
5、結構的強度【II】
(1)結構的強度：是指結構具有的抵抗被外力破壞的能力。
(2)影響結構強度的主要因素：
A、 ：不同材料其結構強度是不同的；
B、 ：內部形狀與外部形狀；三角形是框架結構中最基本的形狀之一,它結實、穩定，所用材料最少。
C、 ：結構構件的連接通常有兩類：鉸連接和剛連接。 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。
6、結構與功能【I】
結構的變化可能導致功能的變化。
7、結構的設計方案【II】
（1）、結構設計應考慮的主要因素有：
符合使用者對設計對象的 和 要求；
安全因素, 公眾和使用者的 需求, 使用者的 需要；
對設計對象的 控制要求和一定的使用壽命等。
在結構設計中還有一些需要考慮的因素, 如材料、民俗文化、地域特點等。
（2）、簡單結構設計的過程(P026)：
設計項目（如：簡易相片架）
設計要求：結構的穩定性和強度等；
設計分析：
C1、相框的結構分析；
C2、支架的結構分析；
C3、連接方式分析；
以上分析必須符合結構設計的要求；
設計方案及優化：
草圖的呈現；
8、結構模型或原型的制作【II】（略）
9、結構設計案例的評價【II】
賞析結構設計作品,可從技術與文化兩個角度進行。
（1）技術的角度主要有：結構功能、穩固耐用、造型設計、材料使用，工藝制造的等。
（2）文化的角度主要有：文化寓意與傳達，公眾認可的美學原則，反映的時代、民族、習俗方面的特征、結構的個性特征等。
1.某同學發現自己大量的照片無處可放，于是想自己設計一個木質鏡框來保存好照片，你建議他選用下列選項中的（ ）。A木質矩形框架 B木質矩形框架,對角處用細線連接C木質矩形框架對角處用一根長度適當的木條連接.D木質矩形框架對角處用釘子固定在墻面上.2、結構的本質是（ ）。A構成自身的空間形態。 B物體各個組成部分的疊加。C承受力和抵抗變形。 D物體的主體框架和構造形式。3、可以用受力結構的穩定性來解釋的事實是( )A、 拔河的繩子斷裂 B、 廣告牌被臺風吹倒 C 、雞蛋在某種情況下可以承受很大的外力 D、 耳機與電腦主機的插口接觸不良，聽不到音樂4、吊蘭支撐架使用三角形支架結構，而不用由一根直桿挑起的結構，這說明以下哪個因素（ ）影響著結構強度？
　　A、材料 B、形狀 C、構件 D、連接方式
5．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。如圖，此時螺栓主要受到：（ ） A、彎曲力　 B、剪切力 C、壓力　D、拉力6．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7．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8．在紙板承載能力的試驗中，下列關于影響紙板承載能力的說法正確的是：（ ）A．增加紙板的長度，可以提高其承載能力B．把紙板沿長度方向折成瓦楞狀，承載能力增強C．紙板承載能力只與它的厚度有關D．將紙板彎成圓拱形，拱形跨度越大，則承載能力越強9．為了確定物體的結構形狀，需要采用三視圖來表達，請為左圖所示的物體選擇正確的三視圖 10．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）11．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）12、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13．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
14、下列哪種設計方法是根據聯想法設計的（ ）A、潛水員腳上的人工蛙蹼 B、自動調焦攝相頭C、神州火箭 D、潛水艇上的聲納裝置15、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16．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17．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18．在下列對磚頭進行的測試中，哪一種是抗壓性能測試：（　　）19.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。20．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21．材質相同、長度相同、截面積相同，但截面形狀不同的直桿件，在桿件兩端分別施加拉力和壓力，則下列說法正確的是：（ ）A．抗拉能力一定不同，抗壓能力有可能不同B．抗拉能力一定相同，抗壓能力有可能不同C．抗拉能力一定不同，抗壓能力有可能相同D．抗拉能力一定相同，抗壓能力一定相同
22．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23．如圖是某廠家設計的塑料衣帽架，經測試當較重的衣物掛在頂端掛鉤時極易傾倒，下列改進方案中不能提高衣帽架的穩定性的是：（ ）A．增大衣帽架底座的支撐面積 B．將塑料底座改為大理石底座C．將衣帽架的塑料掛鉤改為金屬掛鉤 D．適當降低衣帽架掛鉤的高度24．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25．使用A字形梯，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26．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 27．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28． 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。29．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
30．農用三輪車在轉彎時，由于支撐面積小，比四輪車更易側翻，為了保證行車安全，一般行駛中應該注意的是( ) A．盡量將物品放在兩側 B．盡量將重物擱在后面 Ｃ．彎道上快速行駛 D．彎道上放慢速度31．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( )　　　　　32．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33．試驗題 如下圖是學生用木材制作的衣帽架，連接方式有榫接、釘。根據設計要求，高度不低于lm，至少能掛四件衣服(每件約1kg)。現利用1KG的若干鐵砣來測試其穩定性，請你設計一個簡單的技術試驗方案，并畫出試驗示意圖。
參考答案：
1、（1）組成部分 自行車
（2）力
（3）略
2、（1）實心 大壩
（2）框架 腳手架
（3）殼體 頭盔
3、ó=F/S
4、（1）平衡
（2）重心位置的高低 支撐面的大小 結構的形狀
（3）重心 結構支撐面
5、（2）材料 形狀 接連方式 鉸連接 剛連接
7、穩定性 強度 審美 個性化 成本
1-10：CCBBB DDBAD
11-20：CAACD CC ABC
21-32：BCCCC CBABD CB
35、
（1）文字描述：
試驗名稱：測試衣帽架穩定性的試驗
試驗目的：測試衣帽架的穩定性
試驗準備：衣帽架|、繩索、1KG鐵砣若干
試驗過程：逐漸增加掛在衣帽架單側的鐵砣到4KG，觀察衣帽架是否會出現翻倒現象，從而判斷其穩定性情況。
A. B. C. D.
A. B. C. D.

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