2012通用技术高考复习专题五 - 结构与设计- 副本 - 图文

结构与设计

知识框架

结构的含义 认识结构 结构与设计 探析稳固的结构 结构的类型 结构的受力 结构与稳定性 结构与强度 结构与功能 结构设计案例 结构模型或原型的制作 结构设计案例的评价 设计简单的结构 欣赏经典的结构

复习要点

1．能从力学角度了解结构的概念，能对简单的结构实例进行分类。 2．能结合简单的结构案例，分析结构是如何承受力的。 3．理解结构的稳定性和影响结构稳定性的主要因素。

4．将结构的形状、材料、连接方式等方面对结构强度的影响运用到常见的设计，并对不同领域中的一些案例进行分析、优化和改进。

5．理解结构与功能的关系，能对一个简单的对象进行结构设计，绘出简单的设计图纸。 6．学会对结构的设计案例进行评价。

重点提示

1．结构与设计从空间和力的角度来考虑设计。从力学角度看，结构是指可承受一定应力的架构形态，结构可以抵抗能引起形状和大小改变的力。

每个物体都有其特定的架构形态，一个较复杂的结构由许多不同的部分组成、这些组成部分通常称为构件。当构件受到外力作用时，内部各质点之间的相互作用会发生改变．产生一种抵抗的力，称为内力。应力是构件的单位横截面上所产生的内力，当应力达到某一极限值时．结构就会遭到破坏。

构件的基本受力形式有拉力、压力、剪切力、扭转力、弯曲力。有时，构件可能同时受到几种不同形式的力的作用。

要注意各种实体、壳体、框架结构的受力特点，及其在设计中的仿生作用。

2．结构的稳定性是指结构在外力的作用下维持其原有平衡状态的能力。它是结构的重要性质之一，如果一个物体的结构不能有效地抵御常见外力的作用，那么该物体是很难承受负载而保持平衡的。影响结构稳定性的因素有多种，对于一个在地面可移动的物体来说，主要是重心位置的高低、结构与地面接触所形成的支撑而的大小、结构的形状等。

结构的强度是指结构具有的抵抗被外力破坏的能力。影响结构强度的主要因素是结构的形状、结构的材料、构件之问的连接方式等因素有关。

3．结构设计应考虑的主要因素有：符合使用者对设计对象的稳定性和强度的要求，安全因素，公众和使用者的审美需求，使用者的个性化需要，对设计对象的成本控制要求和一定的使用寿命。 无论是机械产品的设计还是建筑结构的设计，人们总是在满足功能要求的情况下，追求用最少(或最轻)的材料组成结构，同时追求结构的刚度或强度的最大化。

不同的结构设计．应考虑的因素各有侧重，但无论在哪一类用途的结构设计中，安全都是至关重要的因素。

4．结构欣赏主要从两个方面来考虑。

从技术的角度：结构的使用功能实现，结构的稳固耐用．结构造型设计的创意和表现力，材料的使用的合理性，工艺制造的精湛程度等。

从文化角度：结构的文化寓意与传达，公众认可的美学原则，反映时代、民族、习俗方面特征，结构个性特征等。

结构与设计

力学上，结构的定义：可承受一定力的架框形态，可抵抗能引起形状和大小改变的力，结构的实质是（ ）。 结构常

见结构的认识

结构的类型 与力 构件：一个复杂结构由很多不同的部分组成，这些组成部分称构件 内力：当结构受到 作用时，内部各质点之间的相互作用会发生改变，产生一种抵抗的力 应力：构件的 所产生的内力。 ??Fs 基本受力形式： 、 、 、 、 实体 结构 本身是 的结构 受力特点：外力分布在整个 中 例：实心球、大坝等 由细长的构件组成的结构 特点： 例：铁架塔、建筑用脚手架等 层状的结构 受力特点：外力作用在结构体的 上 例：头盔、飞机的外壳、贝壳等 框架 结构 壳体 结构 组合结构：两种或两种以上的基本结构类型组成的结构

简单结构的设计 结构设计的目标及要求：结构设计应以一种或几种 的实现为基本目标，应满足设计规范，满足 结构设计应考虑的主要因素：人的个性化需求、 、 、 、 、 、 安全等

结构与稳定性 结构的稳定性：结构在负载的作用下维持其原有 的能力 1、 影响结构稳定2、 性的主要因素 3、 一方面人们利用稳定的结构抵抗外力，承受负载，另一方面也利用不稳定的结构来实现某些功能。例：跨栏、候天地动仪等 结构的强度：结构具有的抵抗 的能力 稳固结构的探析结构 与 强度 影响结构强度的主要因素 1、 结构的 2、 结构的 3、 构件之间的连接方式 追求 目标 形状——新颖 材料——合理 连接——巧妙稳固 【例l】 吊扇在启动瞬间，吊杆的主要受力形式有( ) ①拉力 ②压力 ③剪切力 ④扭转力

A．①④ B．①② C．①③ D．②③

（分析） 本题考查“构件受力的形式”。构件基本受力形式主要有拉力、压力、剪切力和扭转力等。拉力：物体所承受的拉拽力；压力：挤压物体的力；剪切力：两个距离近、大小相等、方向相反且作用于

结构 与 功能 1、结构不仅是事物存在的一种形式，而且对事物的功能和作用产生直接影响，结构的变化可能导致功能的变化。 2、利用结构本身的特点或稍做改进，可实现功能的扩展，使结构的功能大大增加

优秀的结构设计不仅表现在结构的实用上，也表现在形式上，特别是在功能与形式的统一上。 结构使用功能的实现

技术 角度

欣赏 角度

文化 角度

结构的稳固耐用

结构造型设计的创意和表现力 材料使用的合理性 工艺制造的精湛程度 文化寓意与传达 美学原则

时代、民族、习俗方面特征的反映 个性特征

经典结构的欣赏

例题解析

同一物体上的平行力；扭转力：反方向对物体两端均匀施力，使物体发生扭转形变的力。很多时候，构件可能同时受到几种不同形式的力的作用，吊扇在刚刚启动的过程中，吊杆要克服吊扇的拉力、电扇启动时产生的扭转力。 答案：A

【例2】如图是钱塘江大桥，从结构的形态来看，横跨于两个桥墩之间的桥梁所属的结构类型是( )

A．实体结构 B．框架结构

C．壳体结构 D．组合结构

（分析）本题考查“结构的类型”。结构一般分为三种基本类型：实体结构、

框架结构、壳体结构。大多数现代建筑物的结构是由若干种基本结构类型组合而成的。钱塘江大桥的桥墩是实体结构，横跨桥墩之间的桥梁是框架结构。答案：B

【例3】 如图所示为一张学生制作的小木凳。小木凳脚架之间采用的连接方式是( )

A．铆接 B．铰连接 C．榫接 D．焊接 答案：C

（分析）本题考查“构件连接的类型”。构件的连接类型比较多，金工有铆接、焊接、胶接等；木工有榫接、钉接等；按连接后的活动效果．可分为钢连接、铰连接。小木凳的四支脚架由几根横木段通过榫接而成。

【例4】案例分析题 如图Z-5-3，从结构强度的角度分析塑料板凳的凳脚设计成凹凸形状而不是简单的平直形状。

[提示] 塑料板凳的凳脚设计成半凹凸形，主要是为了提高凳脚强度。

(分析) 本题考查“构件的强度与结构的形状有关”。设计成凹凸形状．抗压强度提高。

自主练习

一、基本题

1．如图所示是竹、木混合材质的躺椅，其结构类型主要体现为( ) A．壳体结构 B．实体结构 C．框架结构 D．其他结构

2．一辆汽车停在一座桥上，桥梁承受来自汽车的( ) A．压力 B．拉力 Ｃ．扭转力 D．剪切力

3．一根材质匀称的木质横梁，长2．5m，截面规格为30cm×20cm，两端架在相距为2m的支撑墙上．如按竖摆和横摆两种方式(如图Z-5-5所示)摆放，则木质横梁的承重(上往下压)能力( )

A．如甲图所示竖摆方式承重大 B．如乙图所示横摆方式承重大 C．一样大 D．不确定

4．“康师傅”矿泉水的瓶子外形结构如图甲所示，A、B两处是矿泉水瓶壳的不同结构．A处有内环圈，B处没有。则A、B两处抵抗外界向内挤压(如图乙)的能力( ) A．A处比B处大 B．B处比A处大 C．不能确定

D．一样大

5．一颗高4m、树干直径约10cm的树移植到另一处，为了抵消外力对树的

影响，采用细钢丝或竹竿固定，下列方法最不能达到目的是( )

A．用单根竹竿固定 B．用三根竹竿固定 Ｃ．用两根钢丝固定 D．用三根钢丝固定 6. 如图Z-5-7所示为可移动的篮球架，为了使篮球架前运动员更加安全，现需要增加稳定性，实施有效稳定性的方法有( ) A．增加底座后部面积 C. 底座后部加重

B. 减轻底座后部质量 D．减少底面积

7．古塔一般为砖木结构，其结构稳定性不是由下列因素决定的( ) A．塔基的面积 B．塔身高度

Ｃ．建造塔所用的材料 D．塔周围风的大小

8．评价题 小明设计了一种日光灯的安装方案，由于房间层高比较高．为安装方便，小明采用悬吊方案，设计图如右下图所示．只用一个挂钩，再通过尼龙绳与日光灯架连接。请指出该设计的不足之处．并提出改进方案。

9．试验题 如下图是学生用木材制作的衣帽架，连接方式有榫接、钉。根据设计要求，高度不低于lm，至少能挂四件衣服(每件约1kg)。现在要测试其稳定性，请设计一个测试方案。

10．分析题 过去农村地区人们用木制水桶在深井打水，常常要在水桶口的边缘绑上一个小重物，水桶降到水面时能自动侧翻，方便水桶进水．请根据所学的知识从结构的稳定性分析这一做法。

11．分析题 如图所示是意大利比萨斜塔。该塔向南倾斜大约5.5°．这意味着斜塔第七层的柱子比第一层要探出大约4.5m，但它没有倒塌。请分析比萨斜塔没有倒塌的主要原因．

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