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第六章 結構與設計
目標導航：
1、了解結構的含義，能從力學的角度理解結構的概念和一般分類
2、能結合1——2種簡單的結構案例，分析結構是如何承受力的
3、能通過技術試驗分析影響結構的強度和穩定性的因素
4、能確定一個簡單的對象進行結構設計，并繪制設計圖紙，作出模型或者是原型
5、能從技術和文化的角度欣賞并評價典型結構設計的案例
知識梳理：
考點一：認識結構
1、結構的含義：結構是指可承受一定應力的形態，可以用來抵抗引起形狀和大小改變的力
2、結構與力：
①、內力，當一個結構受到外力作用時，內部各個指點之間的相互作用會發生改變，產生抵抗的力，我們稱之為內力
②、應力，構件的單位面積所受的內力稱為應力σ=F/S 單位是帕
③、構件的基本受力形式：拉力、壓力、剪切力、扭轉力、彎曲力
3、結構的類型：
①、實體結構：外力分布在整個體積中，可以連續傳遞載荷，適宜承受壓力。例如長城、三峽大壩、實心墻、實心球等
②、框架結構：特點支撐空間而不充滿空間，能承受垂直和水平載荷（既能承受拉力又能承受壓力）例如：窗戶、畫框、房子、腳手架、自行車、鳥巢
③、殼體結構：特點是外力作用在結構體的表面上，有弧面整體分擔承受（將力均勻的分散）例如：頭盔、汽車、飛機外殼、飲水杯、文具盒等
例題1：吊扇在啟動的瞬間，吊桿的主要受力形式有（ A ）
①拉力 ②壓力 ③剪切力 ④扭轉力
A、①④ B、①② C、①③ D、②③
練習1：2011（山東勝利一中）框架結構中，一個構件斷裂，斷點的兩端分開，據此判斷這個構件所受到的力是（ A ）A、拉力 B、剪切力 C、扭轉力 D、壓力
練習2：2010（山東兗州）大多數的下水道截面是圓形的，這是因為（ A ）
A、地面壓力可以沿著外表擴散 B、方便運輸 C、容易暢通 D、節省材料
考點二：探究結構
1、結構的穩定性，即結構保持平衡狀態的能力
（1）、影響結構穩定性的因素：結構的形狀、支撐面的大小，重心位置
（2）、增加結構穩定性的方法：增大底面積，降低重心位置，利用三角形框架及組合結構；減少長細比。
2、結構的強度
影響結構強度的因素：結構的形狀、材料、連接方式等。結構的形狀包括結構的外部形狀和結構的構件截面形狀，三角形是框架結構中最基本的形狀之一，他結實、穩定、所用材料少。
3、結構的連接：剛連接和鉸鏈接
例題1：2011（山東濟寧）如圖是一只同住的飛馬雕塑，他可以平穩的放在桌子上而不倒，是因為（ C ）
A、制作工藝精湛 B、材料是銅、密度大、性能佳
C、重心落在支撐面內 D、重心較低強度高
練習1：由于兒童的平衡能力較差，為了防止翻車，大多數童車的后輪兩側會加一個小輪這樣做的目的是（ D ）
A、增大摩擦力，方便制動停車 B、降低了中心，增強了結構的穩定性
C、增大了結構與地面的接觸面，增強了結構的穩定性
D、增大了結構與地面的支撐面，增強了結構的穩定性
練習2、2011（山東德州）在日常生活中，重心的位置是決定結構穩定性的一個重要因素，以下哪一種結構不是利用降低重心高度來實現其穩定性的（ C ）
A、電風扇的底座 B、兒童陀螺玩具 C、自行車的支撐架 D、不倒翁玩具
考點三：結構設計和典型結構的欣賞
1、結構設計是屬于設計中的一種類型，它必須遵循一般的設計方法和過程，同時結構設計還必須考慮它自身的特點，及結構的受力情況、結構的穩定性、強度、連接方式、材料的選取等。并對其進行基本描述，還要從實用和美觀的角度考慮造型設計。
2、簡單結構設計的一般過程：①、明確設計目標及要求 ②、形成初步設計方案 ③、模型制作 ④、檢測、優化和改進設計 ⑤、評價
3、欣賞結構設計作品，可以從技術與文化兩個角度進行
技術的角度主要有：結構功能、穩固耐用、造型設計的創意和表現力、材料使用的合理性、工藝制造的精湛程度等。
文化角度主要有：文化寓意與傳達、公眾認可的美學原則、反映的時代、民族、習俗方面的特點、結構的個性特征等。
典例分析：
練習1：2011山東菏澤一中）欣賞評價經典結構的技術角度不包括（ C ）
A、材料 B、制造工藝 C、民間風俗 D、使用功能
跟蹤監測：
1、以下結構中不屬于利用不穩定結構實現某些功能的是（ ）
A、游樂設施的蹺蹺板功能結構 B、房間門口的活頁功能結構
C、學校運動場的籃球架功能結構 D、圓珠筆的筆嘴結構
2、2011(山東煙臺)下列結構屬于殼型結構的是（ B ）
A、電扇網罩 B、 燈罩 C、文化墻 D、雷達天線
3、2010（山東濰坊）分析下列物體的結構類型，判斷那一個屬于實體結構（ C ）
A、電燈泡 B、乒乓球 C、橡皮 D、籃球
4、小明的鋁合金書架斷了，最好的連接方式是（ D ）
A、焊接 B、榫接 C、膠接 D、鉚接
5、右圖是宋代著名畫家張擇端的《清明上河圖》的一部分，它生動細致的反映了當時社會的發展情況，作品中的虹橋是宋代的發明，其特點是中間無柱、非跨兩岸，宛如彩虹，以下有關該橋的說法正確的是（ D ）
①拱形結構具有較高的強度 ②拱形節省材料 ③不易腐爛 ④拱形便于通航
A、①② B、③② C、③④ D、①④
6、岳陽樓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。可以從那一個方面來欣賞評價結構（ C ）
①技術 ②工藝 ③民俗 ④文化
A、①② B、③④ C、①④ D、②③
7、2011（浙江杭州）如圖所示的欹（qi）器，是我國古代勞動人民在生產實踐中發明的一種灌溉用具。在未裝水時罐子略向前頃，裝入少量水后，罐子就豎起來，而一旦裝滿水時，罐子就會一下子傾覆過來，把水倒凈，然后又自動復原，等待再次裝水。關于欹器的工作原理，下列說法中不正確的是（ D ）
A.支撐軸不在罐子對稱面上，未裝水時罐子略向前傾
B.裝入少量水后，重心降低，罐子就會豎起來
C.裝滿水后，重心升高，成不穩定結構，罐子就會傾覆
D.罐子的穩定性只與重心的高低有關，與支撐軸的連接方式無關
8、影響結構穩定性的因素有多種，主要有 重心位置的高低、結構與地面接觸所形成的支撐面大小和結構的形狀等。
9、結構的強度與結構的 材料 、 形狀 構件之間的 連接方式等因素有密切關系。構件的連接方式通常有 鉸鏈接 、 剛連接
10、觀察右圖，是嫦娥二號發射場景，運載火箭的設計屬于 發射塔的設計屬于 框架結構
11、不同的材料一般采用不同的連接方式，金屬一般采用 焊接 、木材一般采用 榫接
12、 三角形 是框架結構中最基本的形狀之一
13、結構的形狀對強度的影響有兩點，一是結構外部的形狀，二是結構的構件截面形狀
高考題：
14、2011（山東高考）山西懸空寺始建于北魏時期，是一處木質框架結構古建筑，緊貼崖壁，半懸空中。下列說法正確的是（ ）
①北魏時期佛教已傳入我國
②該建筑架構簡單，穩定性差
③木柱和橫梁之間的連接方式主要為釘連接
④插進巖石內的橫木飛梁和木柱起主要支撐作用
A、①② B、①④ C、②③ D、③④
15、2010（山東高考）結構的形狀會影響其強度和穩定性。下列水庫壩體結構抵抗水作用最強的是（ C ）
16、2009（山東高考）2009年4月25日，第十九屆全國書交易博覽會在山東舉行。開幕式上由10部巨型“書”拼接而成的背景墻給人留下了深刻印象。
（1）這些書籍造型最宜采用____①________（①框架②殼體③實休或實心）結構（填序號）
17、2009（山東高考）成語和俗語是千百年來人們生活智慧的結晶,其中不少蘊含著有關技術與設計的道理．下列與設計過程中的“結構”“流程”“系統”和“控制”依次對應的是（ C ）
①見風使舵 ②銅墻鐵壁 ③磨刀不誤砍柴工 ④牽一發而動全身
A．②③①④ B．②③④① C．③②①④ D．③②④①
18、2009（山東高考）小華喜歡做家務，他發現傳統長臂式晾衣架不方便撐起掛圓領衣物，于是嘗試對衣架進行改造并制作出木制可變形衣架（右圖）。
（1）改造后他發現衣架出現了結構不穩定的問題。為此他設計了4種改進方案，其中最穩定的是（C）

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