通用技术 1.3-2 结构的稳定性
高中通用技术苏教版必修2- 1.3 简单结构的设计 (共24张PPT)
请同学们帮她设计一个相片架。
简单结构的设计案例
思考:设计的一般过程包括哪些环节?
1.发现与明确问题， 2.制订设计方案， 3.制作模型或原型， 4.测试、评估及优化， 5.产品的使用和维护
构件及其截面形状的选择
思考：如何提高支架的稳定性?
降低重心的位置、增大 支撑面、选择合适的材 料、改变结构的形状
4、相框与支架的连接方式
铰连接、刚连接、胶接、磁吸附连接、 插接……
二、选择合适的制作材料和工具
制作材料：木条、竹片、细竹竿、三合板、 刨花板、硬纸板、玻璃等 连接材料：小螺钉、小铁钉、小塑料片、 玻璃胶、磁铁等
（1）、构思方案并绘制草图 （注意创新）
马上行动
（2）、进行方案的比较和权衡（最后选出 比较满意的方案或集中各方案的优点进行是如何达到方便的取放相片？ 2、请说明制作简易相片架采用哪些材料？ 3、请说明你们是如何提高相片架的强度和
C、观察相框的构件上为什么有凹槽呢？
D、构件连接处如何增加相片架强度的？
强度措施
构件的材料、截面形状以及构件连接与相片架强
度、美观性都有关系，我们在制作相片架的时候要考 虑到这些因素，以便增加相片架的强度和美观性。
3、分析支架的结构
支架的主要作用 就是能支撑起相 框使之不易翻到
部件设计
支撑形式选择
工具：卷尺、剪刀、刀、挫、锤等
三、方案设计
马上
行动 请帮助明明完成简易相片架的设计
设计要求: 1.能方便的取放相片 2.具有一定的稳定性和强度。
1.3+桥梁结构的优化与改进+教学设计-2023-2024学年高中通用技术人教版必修+技术与设计2
桥梁结构的优化与改进一、教材分析本节课为人民教育出版社《通用技术（必修）——技术与设计2》第1单元“结构及其设计”第3节“结构的设计”中的内容。
本单元第3节“结构的设计”要求学生结合生活中的实际需求进行简单的结构设计，经历结构设计的一般过程。
对于结构设计的一般过程，“优化与改进”环节既是结构设计的一般过程的最后一环，又是工程问题迭代优化的一个新起点。
二、实验器材（1）实验制作材料与工具：基础桥梁结构模型、限定规格与数量的桐木条、502胶水、塑料扎带、美工刀、剪刀、砂纸、钢尺、切割垫板（如图1所示）。
图1 实验制作材料与工具（2）实验测试工具：加载设备、2kg增坨砝码、激光位移计。
（如图2所示）图2 实验测试工具三、实验创新要点/改进点（一）实验载体的创新教材第一单元“结构及其设计”的实验活动的载体见表1，包括蛋壳、硅胶棒、三脚架、人字梯等，从单元整体设计的角度来看，其实验活动内容较为零散。
另外，教材第21-22页对于“优化和改进”这个环节描述是：“基于检测和评价的结果，应对设计方案进行改进。
改进可以从以下几个方面进行：针对检测出现的问题提出改进；尝试一些新的创意，优化和完善结构设计；对外观设计进行改进。
”教材中相应的内容比较单薄，具体教学实施中缺少抓手。
表1 教材“结构及其设计”单元实验活动载体教材内容教材实验活动结构的认识结构的分类探索蛋壳的受力结构与力硅胶棒受力与形变结构的功能稳定性三脚架强度不同横截面杆件的受力形变功能多功能人字梯结构的设计人字梯模型的设计从我校学生学情出发，同时考虑立德树人根本任务的落实，本节课所在的单元大项目设计为“修路造桥助发展——桥梁结构设计：设计并制作一座桥梁结构模型，要求符合跨度、宽度等尺寸要求，能够承受特定的跨中荷载，且在荷载作用下跨中形变不超过限定值。
”，它源于真实世界真实情境，通过对“桥梁”载体的深入学习，让学生感受“中国桥”的实力与魅力，向学生渗透“中国桥”背后逢山开路、遇水架桥的奋斗精神，提升学生的民族自豪感。
通用技术水平考试知识点(全)
通用技术水平考试知识点1.1.1 技术源于人类生存的基本需要、改变自身生存的条件和改造自然的愿望。
（P3）1.1.2 技术是人类为了满足自身的需求、愿望，以便能更好地适应大自然，而采取的方法和手段。
从广义的角度来看，它即可以指工具、人类发明的产品和人工制品，如：自行车是一项技术，牙膏、牙刷也是一项技术，也可以表示制造这些产品所需的知识体系。
如：制造这样的自行车的材料选用，样式设计的制作工艺等。
它也可以表示技术知识体系产生的过程以及技术产品开发过程、协议、程序，例如：材料选择时需要通过实验观察，对比等，它也可以表示包括产品、知识、人员、组织规章制度和生活在内的整个系统。
技术可以是上述中任意一点，也可以是以上的综合。
1.1.3 技术在人类发展历程中起到越来越重要的作用。
（P4-P7）1.2.1 技术的发展需要发明和革新，技术创新常常表现为技术革新和技术发明。
（P14）1.2.2 技术发明是一项新技术的产生。
（P14）1.2.3 技术革新一般是在原有技术的基础上的变革和改进。
历史上一些重要的技术发明对技术发展都具有巨大的推动作用。
（P14）1.2.4 技术的发展离不开设计。
设计是基于一定设想的、有目的的规划及创造活动。
一项技术的创新需要设计，一个技术产品的更新需要设计，一项新工艺的改进也需要设计。
（P23）技术是设计的平台，没有技术作基础，设计将难以表现和实现。
技术的进步直接制约着设计的发展，先进的技术可以使人们的设计得以实现。
1.2.5 技术设计侧重于功能、结构、材料、程序、工艺等，围绕技术的目的而展开，如电饭煲的设计、候车亭的设计；艺术设计侧重于欣赏、审美，更强调感觉的需要，如雕像的设计、装饰钟的设计。
在很多情况下，技术设计和艺术设计紧密地联系在一起。
1.2.6 技术的根本目的是解决实际问题，而设计正是产生解决问题的方法的主要途径。
（P23）1.2.7 技术水平对设计的制约作用或影响。
1.3.1 技术具有跨学科的性质，综合性是技术的内在特性。
高二通用技术课教学内容安排表
1
第
二
单
元
2.1生产和生活中的流程
通过对典型的工作流程与生产工艺流程案例的分析，理解流程的意义
1
2.2流程的设计
1．能画出流程设计设计的框图。
2．能对生活、生产中的简单事项进行简单的流程设计。
2
2.3流程的优化
1．理解流程优化的意义及主要内容。
2．理解流程优化与设备、材料等之间的关系。
内容
备注
课时
一
研究性学习
常用
方法
资料、信息收集和整理
文献研究法
进行研究；
每次实践后分别完成阶段记录表；
6
二
分析处理信息,得出结论阶段
统计处理和结果分析：
数量型资料的描述统计
数量型资料的推断统计
非数量型资料的统计分析
如何撰写结题报告
完善结题报告结题报告要素
高二通用技术课教学内容安排表
章节
教学目标
课时
第
一
单
元
1.1常见结构的认识
1、了解结构的一般含义。
2、了解结构的类型及其受力特点
3、能结合案例，分析结构如何承受力。
2
1.2稳固结构的探析
能通过技术试验分析影响结构稳定性的因素，并写出试验报告。
1
1.3简单结构的设计
熟悉一个简单结构应考虑的主要因素。
1
1.4经典结构的欣赏
8
我国高校的分类
综合类
理工类
师范类
医药类
农林类
财经类
语言类
政法类
1
4.2工作过程与方式
1．了解控制系统的含义。
2．熟悉简单的开环控制系统的基本组成和简单的工作过程。
四川通用技术教学标准及学业评价
一、知识性水平及标准1、了解：说出、知道、了解、认识、熟悉2、理解：说明、理解、解释、比较、权衡、找出、选择、识别、调查3、迁移应用：掌握、分析、归纳、概括、确定、判断、优化、改进二、技能性水平及标准1、模仿：模仿、尝试2、独立操作：会、能、学会、进行、完成、识读、绘制、画出、检测、安装、操作、运用、使用、选择1.1 架构：物体的主体框架与构造形式，一般称为架构。
（教材P4）结构：结构是指物体的各组成部分之间的他配合排列，确定的搭配和排列决定了物体的性质和形态。
结构的各组成部分，通常称为构件。
（教材P6，结构的涵义）结构是可承受一定力的架构形态，它可用来抵抗引起形态和大小改变的力。
简单地说，结构是为了承受力和抵抗形变，这便是结构的本质。
（教材P6，从力学的角度理解）结构的分类：1、从力学的架构与形态来分⑴实心结构⑵框架结构⑶壳体结构。
（教材P6）2、从结构的几何形态来分⑴缆索结构⑵桁架结构⑶空间桁架结构⑷球形空间桁架结构。
（教材P9）注：牚——读“撑”或“称”,在教材中应读作“称”桁——读“横”1.2 构件受外力作用发生形状或大小的改变称变形，拉力产生的变形称拉伸，压力产生的变形称压缩，杆件受与杆纵轴线垂直的外力作用产生的变形称弯曲，发生弯曲变形的构件称梁单杠：使杠体发生弯曲变形的外力称弯曲力，经杠体传到立柱上端将会对立柱产生弯矩M，使立柱产生弯曲变形的趋势，此时地基和拉杆对立柱的反作用力产生一个平衡的弯矩M’结构承受的负荷称荷载，荷载有恒载与活载之分，荷载不随时间变化而变化的叫永久性荷载，荷载随情况变化而变化的叫可变性荷载。
例如，房屋的屋顶与雪载、风载等结构在承受荷载时：因荷载分布不均匀、不对称而产生的力称扭力，如桥等；在结构的交接处承受的剪切力，如梯子的横梁与支柱、大坝因水深变化而要承受的剪切力关于粱：梁受力与形变的拉应力和压应力的表示是“+”和“-”，梁的中性面；梁受力时弯矩最大的截面上应力也最大，该截面称危险截面梁受力时：梁越长变形越大，梁的变形和它的剖面尺寸有关，梁抗变形的能力和材料有关，梁的变形和材料的弹性系数成反比，越靠近梁的中央变形量就越大关于拱：拱是一种曲线形结构，拱在竖向荷载作用下的水平反力方向是指向内的（称为推力），拱结构一般比梁结构经济，拱结构可以跨越较大的跨度，并且美观拱的结构形式有三种①三铰拱②两铰拱③无铰拱；常见拱多为圆弧拱、抛物线拱；拱的应用有拱门、拱桥、棚室顶盖等1.3 内力：是用来抵抗外力与形变，并力图使变形部分复原的力。
高中通用技术：地址版技术与设计2第一章第三节结构的稳定性课件
想一想： 大坝
为什么建 成上端小 而下端大 的梯形形 状？
大坝
安徽霍山 佛子岭水库
观察生活：
临时 摆放的 屏风为 什么摆 成Ｚ字 型，而 不摆成 一字型？
底面积大
自行车
一块砖与半块砖
２、重心的位置
重心越低,稳定性越好;重心越高,稳定 性越差。
不 倒 翁 不 倒
不 倒 翁 倒 了 ， 为 什 么 ？
结构稳定的基本条件
重心所在的点垂线落在 结构底面的范围内
如何设计篮球架，才会更稳定？
三、巧妙地增加结构的稳定性
一般情况下，虽然通过增加支撑面或降低重 心来增加结构的稳定性是比较有效的方法。
但要做到这两点往往要受到很多限制。此时 不妨通过：
1、减小长细比 2、充分利用三角形框架及其组合结构
三角形的应用
思考：
正常放置的空的矿泉水瓶，如何增 加它的稳定性？
练习
在拥挤的公共汽车上已没有座位，你必 须站着，而扶手你让给了旁边的老人，你在 公共汽车上要如何才能保持自己的不摔倒？
人的身体的稳定性取决于支撑面的大小和 人体姿势重心的高低，在一定的范围内，两 脚分得越开，则重心越低，支撑面越大，越 稳定！
比萨斜塔为何不倒？
三角形是框架结构中最基本的形状 之一,它结实、稳定，所用材料最少。
1、秋千 2、路灯……
铝合金A字形梯
四、反其道而行之 ——不稳定性的应用
不稳定结构的利用
跨 栏
１、倒置的啤酒瓶可以预报地震。 ２、在打水的桶口边挂一重物，在水
面时能自动翻倒打水。
五、思考探究
静止状态下陀螺会倾倒，而当它高速旋转 时却可以立起来？
1.3 结Leabharlann 的稳定性因货物堆得过高而在弯道翻倒的三轮车 被风吹倒的自行车 不倒翁
高中通用技术苏教版必修2- 1.3 简单结构的设计 (共44张PPT)
课题：简单相片架（相框）的设计与制作
简易相片架的制作
• 请大家展现调查到的相片架的不同款式， 并与刚才网络上的相片架进行比较，指出 设计上的异同。（从人机关系、设计的一 般原则、结构的稳定性方面去比较），然 后指出大众化的相片架是哪一款？大家能 否在大众相片架设计的基础上进行加以改 造（改进和创新）？
简易相片架的设计
设计项目：
设计一个简易相片架。
设计要求
1. 能方便的取放相片。 2. 具有一定的稳定性和强度。相框不易 变形，支架不易松动，相框与支架连接牢固。
3. 具有一定的装饰性。 4. 相框的长度、宽度、厚度的尺寸要求 为175mm×125mm×10mm。
设计分析
相片架的就诶够设计可分为两部分，即相框和支架。 1. 相框的就诶够设计 在取放相片是，相框的构件需要承受一定的外力， 所以相框结构设计中，需要考虑那些因素？
讨论得到： （1）相框的几何形状的选择，使相框不变形的措 施 （2）相框构件之间的连接 （3）相框构件的截面形状
设计分析
2. 支架的结构设计
支架的作用在于能支撑起相框并不易翻到，故 在支架结构设计中，需要考虑那些方面呢？
讨论得到：
（1）支架的支撑形式的选择，使支架不易翻倒的 措施
（2）支架构件的截面形状及连接
• 支架的结构设计:支架的支撑形式的选择， 使支架不易翻倒的措施。支架构件的截面 形状以及连接。
• 相框与支架之间的连接:根据不同的设计方 案，相框与支架间可以是铰连接或固定连 接。在批量制作中，还可采用不需要连接 的塑料整体成型的结构
●分析相片架的强度
• 由于相片架在使用过程中受到外力的影响 ，因此在设计时要考虑结构的强度。通常 ，相片架的结构的几何形状采用长方形， 其结构缺陷是：强度较差，在外力作用下 容易挪位、变形，整个结构出现松动现象 。那么，该如何解决呢？
1.3.2欣赏经典结构的案例教学设计-高中通用技术必修《技术与设计2》
第一单元任务二《欣赏经典结构的案例》教学设计江苏版通用技术（2019）必修《技术与设计2》本节课引领学生从建筑类、生活用品类、生产机械设备类等三个方面赏析优秀的结构设计，从技术和文化两个角度认识经典结构，其中技术的角度包含结构的使用功能的实现，稳固耐用性，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等；文化的角度主要含结构的文化寓意与传达，美学原则，体现时代、民族、习俗方面的特征以及个性特征等方面。
一、学科核心素养要求技术意识：结合实践活动，让学生分析我国传统及现代特色建筑，理解历史、文化、环境等对技术的影响。
能从技术和文化的角度欣赏并评价特色建筑的典型结构。
工程思维：以特色建筑物的结构进行学习与案例分析，领悟结构与工程的之间的关联性，激发学生结构设计的兴趣和对技术世界的热爱。
：通过插接装置设计日常用品的小组合作探究活动，使学生经历观察、分析、设想、搭建、测试简单的技术实践过程，更好的培养学生良好的合作能力和创新能力。
图样表达：能用简单的草图表达和交流结构物化能力：小组合作完成微型桥梁的搭建二、教材分析教材分析《欣赏经典结构的案例》是通用技术必修“技术与设计2”第一单元的内容，通过对岳阳楼的赏析，引导学生从技术及文化角度欣赏典型建筑，结合实践活动，让学生分析我国传统及现代特色建筑，理解历史、文化、环境等对技术的影响。
能从技术和文化的角度欣赏并评价特色建筑的典型结构，领悟结构与工程的之间的关联性，激发学生结构设计的兴趣和对技术世界的热爱。
通过分析蚂蚁椅的典型经典结构，结合插接装置设计日常用品的小组合作探究活动，使学生经历观察、分析、设想、搭建、测试简单的技术实践过程，更好的培养学生良好的合作能力和创新能力。
在教学过程中，将分析能力迁移至生产生活中，拓展学生对结构设计的理解和评价。
三、学情分析高中学生有一定的生活经验，结合前面两节课的学习，对赏析经典结构有一定的知识储备，本节课通过建筑类、生活类、生产类三个方面，引导学生主动参与、小组合作、头脑风暴，形成系统性的赏析报告。
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小结
1、结构的稳定性： 结构在荷载的作用下，维持其原有的平衡状 态的能力（结构具有阻碍翻倒或移动的特性）
2、结构在什么情况下才能稳定？ 结构重心所在点的垂线落在结构底面的范围内
3、影响结构稳定性的因素： ①重心位置的高低 ②结构与地面接触所形成的支撑面的大小 ③结构的形状
4、知识的应用
（1）现有一个卡通造型的花盆架（如图所示）， 花盆架用钢筋制成，脚掌用铁板焊接而成。
1.3-2 结构的稳定性
回顾
1、结构的强度： 物体结构抵抗变形的能力
2、应力：σ＝ ΔF／ΔS 。 作用在物体单位面积上的内力
3、影响结构强度的因素： 形状、材料、连接方式
• 一个物体结构强度大，说明它抵抗破 坏的能力强，那么大家现在来判断： 下面例子哪些能说明结构强度大 ？
大风吹倒的广告牌
翻倒的货车
A.请设计一个简易的试验方案，用花盆作为试验器材， 检验该花盆架在平地上站立时左右翻倒的稳定性。
试验名称： 试验目的：
① 花盆架稳定②性的测试 测试花盆架的稳定性
试验准备：带有不同重量标记的花盆若干； 待测试花盆架
试验过程：将花盆架在平地上站立放稳；
检
③
依次在左侧挂不同重量的花盆，观察并记录
花盆架是否会翻倒；
使笔保持平衡稳定
［试验结果］ • 当笔的重心在两根手指的支撑范围内
时，笔能够保持平衡和稳定。
［结论］
• 对于一个结构而言，如果重心所在点 的垂线落在结构底面的范围内，就是 稳定的，不会出现倾倒。
比萨斜塔
辽宁瑞州古塔
平衡红酒架
3、影响结构稳定性的因素
［试验1］ 半瓶水和一瓶水，哪个容易倒？
[结论] • 重心的高低影响结构的稳定性
• 这些物体在受外力作用时，原有的平衡 状态被打破
• 但是这种现象不是物体本身结构强度的 问题
• 而是物体结构稳定不稳定的问题。
• 这节课我们就一起来学习结构的另一个 重要性质——结构的稳定性
1、结构的稳定性
• 稳定：
成绩稳定 工作稳定 情绪稳定 物价稳定 …… 在一段时间内没有太大的变化，保持一种平衡状态。
• 结构的稳定性：
结构在荷载的作用下，维持其原有的 平衡状态的能力
结构具有阻碍翻倒或移动的特性
• 稳定是一种平衡状态，这种平衡状态 并不是指状态绝对不变
• 而是受扰后，允许状态有所波动
• 但扰动消失后，能重新返回到原来的 平衡状态。
不倒翁
2、结构在什么情况下才能稳定？
［试验］ • 请同学们拿出笔，用两根手指支撑笔，
③改变结构的形状 如增加支撑脚、缩短横梁的长
• 结构的稳定性在日常生活中有着广泛 的应用
• 一方面，人们利用稳定的结构抵抗外 力、承受负载
• 另一方面，人们还利用不稳定的结构 实现某些功能
不倒翁为什么不会倒？
依次在右侧挂不同重量的花盆，观察并记录
花盆架是否会翻倒。
B.若花盆架左右稳定性不够，为了提高其 稳定性，请从以下三个方面各提出一种 具体的改进措施：
①改变重心
②改变支撑面
③改变结构的形状
①改变重心——降低重心 如增加脚掌的重量、降低花盆架高度、增加 花盆吊绳长度
②改变支撑面——加大支撑面 如增加两条支撑脚的大小、间距、增加支撑
[思考]
• 不借助其他物品，使你的课本在桌面 上立起来
[思考]
• 生活中有哪些结构采用加大支撑面的 方法来提高其稳定性？
［试验3］搭积木
• 第一种形状：高楼 • 第二种形状：楼梯
[结论] • 结构的稳定性与结构的形状有关
生活中的三角形结构
影响结构稳定性的因素
①重心的高低 ②结构与地面接触所形成的支撑面的大小 ③结构的形状
重心越低，稳定性越好考]
• 生活中有哪些结构采用降低重心的方 法来提高其稳定性？
［试验2］
• 啤酒瓶正立和倒立两种状态下，我们 对其施加同样的力，哪一种状态物体 更稳定？
[结论] • 结构的稳定性：
和接触面与地面所形成的支撑面有关
• 支撑面越大越稳定 • 越小越不稳定