第一单元 常见结构的认识

魁 北 克 大 桥
1907年，加拿大魁北克大桥的坍塌，被列为20世纪十大 技术失误之一。
启示：结构影响设计的性质和功能，在
技术领域，结构方面存在的小问题也许就会
导致重大事故的发生。
因此，合理的结构是事物存在的基础，卓
越的结构是设计者和制造者的重要追求。
分析椅子和桥的共同之处:
1.都有一定形状
2.都承受外力作用 3.都具有抵抗其形变的能力
（2） 框架结构
由细长的构件组成的结构
特点：结构稳定、抗压抗拉 缺点：构件损害对整体有严重影响。
例子：窗户、画框、房子的结构。
（3） 壳体结构
壳体结构通常是指层状的结构
特点：空间大、抗上压，受力均匀
缺点：制作难度大
例子：头盔、汽车、飞机的外壳 受力特点：外力作用在结构体的表面上。特别是当顶部受到压
阅读案例：魁北克大桥的坍塌。 分析大桥坍塌的原因是什么？
设计师擅自改变桥的结构。 为什么改变桥的结构会造成塌陷呢？ 因为，不合理的结构会使结构或材料所受 到的外力超过其承受的极限。不同材料的应力
不同，当应力达到某一极限值时，结构就会遭
到破坏。
【马上行动】填空：
在上图中，吊兰的支撑架承受 ， 桥墩承受来自桥面、桥上负载的 压力 ， 两端被托住的桥梁受到 支撑力 。
用，产生一种抵抗外力与形变的力，称之为内力。
单位横截面积上所产生的内力，称为应力，可用如
下关系式表示：
σ =F/s
当应力达到某一极限值时, 结构就会遭到破坏， 当外力达到或超过绳子所受的应力的极限值，绳子 就断了。
2、结构的强度： 结构所具有的抵抗被外力破坏的能力
因此要使建筑在地震的强大作用力下，减少 破坏程度，我们必须增强建筑结构抵抗被外力破
苍耳子与尼龙搭扣
根据苍耳子的结构，发明了简单实用的尼 龙搭扣用以代替纽扣、拉链等。
案例1
鸟与飞机 案例2
人类飞翔的梦想源于展翅高飞的 鸟，鸟因为有它自由流畅的体形和翅 膀结构. 飞机原型源于飞鸟形体结构的仿生。
鹰眼 与导弹跟踪系统
“鹰眼”导弹系统能自动寻找、 识别、跟踪、打击目标。
（2）在技术领域，产品的结构更是丰富多彩。
《技术与设计2》
结构与设计 流程与设计 系统与设计 控制与设计
四个主题都是专题性技术设计, 它们具有典型意
义, 并与技术的发展密切相关联。学习这些技术与设
计的基本思想和基本方法, 将使我们终身受益。
第一单元 结构与设计
一、常见结构的认识
二、稳定结构的探析 三、简单结构的制作
四、经典结构的欣赏
一、常见结构的认识
多段旋转龙头
3.结构与功能
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着直接影响。结构的变化可
能导致功能的变化。
多功能起子
拐杖结构的改变使功能增加了
力时，它能将力均匀扩散。
国家歌剧院
在实际生活和生产 中，很多物体的结构是 由两种或两种以上的基 本结构类型组合而成。
埃菲尔铁塔
二、稳定结构的探析
1.结构与稳定性
2.结构与强度
3.结构与功能
在日常生活中，我们时常会看到翻到在地的物体。 是什么原因出现了图上所示的现象？
什么样的结构是稳定的，什么样的结构又是不稳定的？
蜘蛛网:任意两个节点都能找到一条可通过的路径
• 虽然贝壳的主
要成分是碳酸
钙，但贝壳分 泌的珍珠母，
能实现“混凝
土----砖头” 结合一样的功 效。 • 而且贝壳的形
状，在抵御压
力上是显著的。
• 结构（structure）是指事物的各个组成 部分之间有序的搭配和排列。世界上任
何物体都存在结构,结构多种多样且决定
采用钢筋混泥土的桥梁
结构的连接方式影响结构的强度
结构的连接是指通过一定的连接物将构件组成整体结构 1）铰连接：被连接的构件在连接处不能相对移动，但可相 对转动，具体有松螺栓、松铆等。
2）刚连接：被连接的构件在连接处既不能相对移动，也
不能相对转动，具体有榫接、胶接、焊接、固定铆接等。
用水泥做胶结剂
1、结构的稳定性
——结构在负载的作用下维持其原有平衡状
态的能力。
想一想： 结构的稳定性与什么因素有关？
[探究一]：不倒翁为什么不倒？
结构的稳定性与重心位置有关。物体重心越低，越稳定。 如果在它脖子上挂上一定数量的铁环，它还会不倒吗？
不倒翁的重心很低， 就在它与地面的接触 点上，所以不倒，如 果往它的脖子挂上铁 环，它的重心位置升 高了，当铁环达到一 定数量时，不倒翁就 不再是不倒翁了。
一个火腿肠，如何在中间截为两段？
用工具： （1）刀切开
（2）剪刀剪开
空手： （3）掰弯 （4）扭断 （5）拉断
马上行动: 请连线
拉力 作用于物体 ,使它产生弯曲的力
压力
两个距离很近 ,大小相等,方向相反,且作用于同一物 体上的平行力 挤压物体的力 物体所承受的拉拽力
剪切力
扭转力
弯曲力
反方向向物体两端均匀施力,使物体发生扭转形变的力
载，另一方面有时也利用不稳定来为我们生活提供
便利。 例如： 1、用倒置的啤酒瓶预报地震 2、在水桶的一边挂上重物打水
2.结构与强度
汶川地震中不倒的最牛小学 这跟它建筑结构的强度是有很大的关系的，
什么是结构的强度？
先看一场拔河比赛
还没分出胜负，绳子断了，那么绳子为什么会断呢？
当外力作用于绳子，绳子内部各质点之间相互作
结构重心的位 置：结构重心 所在点的垂线 是否落在结构 底面的范围内， 落在就是稳定 的，没有就是 不稳定的。 比萨斜塔不倒的原因是它的重心所在点的垂线落 在塔的底面的范围内。当塔倾斜到一定程度，重心的 垂线不再落在塔的底面时，塔就会倾倒。
[探究二]：
结构与地面接触所形成的支撑面的大小影响结构的稳定性。
将它的下端各 书页展开一定的角 度，仍旧将它直立 在桌面上，它就能 很好的挺立住。
[链接生活现象]：
A字形梯为什么载人时能够保持稳定？如果没有梯子中间的 横梁将会怎么样？ 主要从梯子的形状，梯子的重心两方面分析
一方面，梯子打开的时候，梯面与地面 组成三角形，梯子本身就能站得稳。当连接 两个梯面的横杆拉直时，两个梯面的上半部 分就与横杆构成了稳定的三角形，这就进一 步加强了梯子的稳定性，保证梯子能承受人 体的压力。 如果没有梯子中间的横梁，梯子的支撑
胶结
自动化焊接
榫接 胶接 焊接
注意：
构件的连接方式不同，结构的强度也不同。 不同的材料有不同的连接方式；有的产品使用标 准连接件，有的产品使用无连接的整体成型方式
小结： 结构与强度 影响结构强度的三因素 结构的形状 结构的材料 结构连接方式
结构改变
长胳膊的椅子
结构改变
带挡板的菜板
结构改变
不同材料构成的结构，其强度各不相同。有抗拉力、
压力、剪切力和扭曲力性能的，所以在不同结构不同要 求中，选择不同特性的材料。
供 高 空 作 用 的 吊 绳
如：
压力
拉力
图（1）
梁在外力和自身重力的作用下容易受到如图（1）所 示的作用力 混泥土擅长压力，而钢筋擅长抗拉力，所以很多梁式 结构采用钢筋混泥土结构。
2、结构与力
结构定义：从力学角度来说，结构指可承 受一定力的架构形态，它可以抵抗能引起
形状和大小改变的力。
一个较复杂的结构由许多不同的部分组成，
组成结构的每一个部分称为构件。
自行车的车轮由
辐条、 轮胎、 车圈、 气门 等构件组成。
一个设计合理的结构应该能承受外界的各种作用力,抵抗各 种变形，因此，我们需要了解作用在结构上的各种力。
（一把锤子、一辆汽车、一座桥、一幢房子都具有特定的结构）
（3）在社会领域------也普遍存在着结构现象
一篇文章的内容结构; 一家企业的人员结构; 班级结构
• 同样是六个字------“这个人表现好”
“这个人好表现”
一褒一贬； --------排序不同，结构就不同，性质也就不同。
结构影响事物的性质和功能
角与地面的位置不能固定，梯子的支撑角与
地面的摩擦力不够大时，由于两梯腿是用铰 链连接的，当人站在梯子上时，两梯脚会向
Байду номын сангаас
外滑动，梯子的结构会被破坏。
影响结构稳定性的主要因素： 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
[知识拓展] 结构的稳定性在日常生活中有着广泛的运用， 在很多时候我们利用稳定的结构抵抗外力、承受负
结构的形状影响着结构的强度 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。
在四边形、六边形构件中，加上三角形支撑件， 就可大大增加构件的牢固程度。
各种形状的横截面构件，所承受力的程度是不一样的。 结构形状对强度的影响有两点： 一是结构的外部形状；
二是结构的构件截面形状。
结构的材料影响结构的强度
为什么许多课桌椅的支撑脚要做成往外倾斜？
这是为了进一步增大与地面接触所形成的支撑面 积，增加稳定性。 注意： 支撑面≠接触面。 接触面:是物体与地面接触形成的面。 支撑面:是物体与地面接触形成支撑点的连线与地面 构成的面。
接触面
支撑面
[探究三]：怎样让一本书更好地直立在桌面上？
结构或构件的形状影响其稳定性。
1 、无处不在的结构 （1）自然界的结构现象 在自然界，相同的物质，不同的结构，
表现出不同特性的现象处处可见。
每个蜂房呈大 小相等的六棱柱 体。 使用最少的蜂 蜡制作尽可能宽 敞的空间。
这些蜂巢组成 底盘的菱形的所 有钝角都是109 度28分，所有的 锐角都是70度32 分。制成最大的 菱形容器正是这 个角度。