優(yōu)品課件之第一單元結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)一、常見(jiàn)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)

1、優(yōu)品課件 第一單元結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì) 一、常見(jiàn)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí) 第一單元結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)一、常見(jiàn)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí) 世界上任何事物都存在結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)多種多樣且決定著事物存在的 性質(zhì)。本節(jié)內(nèi)容通過(guò)放映蜂窩、鷹的身體等結(jié)構(gòu)圖，通過(guò)對(duì)自然界中 形形色色的結(jié)構(gòu)的分析和研究，使學(xué)生明白“結(jié)構(gòu)是指事物的各個(gè)組 成部分之間的有序搭配和排列”。要讓學(xué)生知道為什么要學(xué)習(xí)“結(jié)構(gòu) 與設(shè)計(jì)”，自然界中形形色色的結(jié)構(gòu)給了人們無(wú)限的創(chuàng)造靈感和啟示。 人們將其成果應(yīng)用到技術(shù)領(lǐng)域，是為了更好地服務(wù)于人類。本課時(shí)還 要講解構(gòu)件的基本受力形式：拉力、壓力、剪切力、扭轉(zhuǎn)力和彎曲力， 講解應(yīng)力概念。從認(rèn)識(shí)常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)開始，通過(guò)學(xué)生熟悉的事例，展開 技術(shù)視野中的力與

2、結(jié)構(gòu)討論。讓學(xué)生進(jìn)行壓力試驗(yàn)，如比較不同形狀 的紙板承受壓力的大小試驗(yàn)、雞蛋或乒乓球承壓試驗(yàn)等，通過(guò)有趣的 小試驗(yàn)，強(qiáng)化對(duì)不同類型結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)的理解。 不要求學(xué)生作進(jìn)一步的 結(jié)構(gòu)受力分析，不要求畫結(jié)構(gòu)的受力圖。 教學(xué)重點(diǎn)是結(jié)構(gòu)概念，教學(xué)難點(diǎn)是學(xué)生對(duì)應(yīng)力概念的理解。 教學(xué)目標(biāo)： 1、了解結(jié)構(gòu)的含義。 2、從力學(xué)的角度了解結(jié)構(gòu)的概念。 3、了解結(jié)構(gòu)的類型，能對(duì)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)實(shí)例進(jìn)行分類。 4、通過(guò)學(xué)習(xí)“鷹眼與導(dǎo)彈跟蹤系統(tǒng)”等案例，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí) 激情和興趣。 課時(shí)安排：2課時(shí)。 教學(xué)過(guò)程： 一、無(wú)處不在的結(jié)構(gòu)： 引導(dǎo)學(xué)生觀察結(jié)構(gòu)圖，分析蜂窩、鷹的身體的結(jié)構(gòu)。 要求學(xué)生說(shuō)出蜂窩、鷹的身體結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在哪里。

3、 1、結(jié)構(gòu)的含義 結(jié)構(gòu)是指事物內(nèi)部的組成、排列及其相互之間的關(guān)系。在技術(shù)領(lǐng) 域，結(jié)構(gòu)是指物體的各組成部分之間的搭配和排列， 確定的搭配和排 列決定了物體的性質(zhì)和形態(tài)。結(jié)構(gòu)的各組成部分，通常稱為構(gòu)件。例： 人體結(jié)構(gòu)，分子結(jié)構(gòu)，階級(jí)結(jié)構(gòu)，文章的結(jié)構(gòu)，汽車結(jié)構(gòu)，桌子結(jié)構(gòu)， 地球結(jié)構(gòu)等。 結(jié)構(gòu)的本質(zhì)：物體會(huì)受到各種各樣的力，結(jié)構(gòu)是可承受一定力的 架構(gòu)形態(tài)，可用來(lái)抵抗引起形態(tài)和大小改變的力。簡(jiǎn)單地說(shuō)，結(jié)構(gòu)是 為了承受力和抵抗變形，這便是結(jié)構(gòu)的本質(zhì)。 讓學(xué)生閱讀案例： 鷹眼與導(dǎo)彈跟蹤系統(tǒng)。 讓學(xué)生思考： 閱讀案例以后，你最想說(shuō)的是什么？ 為什么要研究結(jié)構(gòu)？ 2、為什么要學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)？ 系統(tǒng)的功能對(duì)其結(jié)構(gòu)有著絕

4、對(duì)的依賴性。 所以有人說(shuō)，結(jié)構(gòu)不僅 是事物存在的形式，更是事物特性的依據(jù)。 在自然界，相同的物質(zhì)，不同的結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出不同特性的現(xiàn)象處 處可見(jiàn)。 同樣是水，有液態(tài)、氣態(tài)、固態(tài)； 同樣是碳，但有最硬的固體金剛石和最軟的固體石墨存在； 化學(xué)有機(jī)物結(jié)構(gòu)不同性質(zhì)不同（色素）； 同樣的六個(gè)字“這個(gè)人表現(xiàn)好” “這個(gè)人好表現(xiàn)”，但因排列 不同，就形成了一褒一貶； 用同樣的材料，做出的結(jié)構(gòu)不同的小板凳就會(huì)有不同的特性， 有的穩(wěn)，有的不穩(wěn)； 各種材料組成結(jié)構(gòu)可以使“死的”材料變成“活的”機(jī)器。 如: 發(fā)動(dòng)機(jī)、電子計(jì)算機(jī) 結(jié)構(gòu)不合理就會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，如橋斷、屋塌所以我們應(yīng) 學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)，將來(lái)去創(chuàng)造結(jié)構(gòu)。 3、什么是

5、工程結(jié)構(gòu)？ 工程結(jié)構(gòu)是指能承受和傳遞外加載荷的承力系統(tǒng)，包括桿、板、 殼等構(gòu)件及其組合體。也就是說(shuō)，工程結(jié)構(gòu)可以是單個(gè)的構(gòu)件，如： 一根桿，一塊板，一條繩，也可以是一個(gè)由不同構(gòu)件組合起來(lái)的組合 體。女口： 一座橋，一張桌子，一架飛機(jī)等，它們都可以叫做工程結(jié)構(gòu)。 技術(shù)課主要研究工程結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)稱結(jié)構(gòu)。 4、幾個(gè)重要概念 鉸接：桁架全由三角形組成，接頭全為旋轉(zhuǎn)接頭，稱為鉸接。 架構(gòu)：物體的主體框架與構(gòu)造形式。 構(gòu)件：組成結(jié)構(gòu)的各組成部分?？梢允且粋€(gè)零件，也可以是多 個(gè)零件的組合。 二、結(jié)構(gòu)與力 從力學(xué)角度來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)是指可承受一定力的架構(gòu)形態(tài)，它可以抵 抗能引起形狀和大小改變的力。 當(dāng)一個(gè)結(jié)構(gòu)受到外力作

6、用時(shí)，內(nèi)部各質(zhì)點(diǎn)之間的相互作用會(huì)發(fā)生 改變，產(chǎn)生一種抵抗的力，稱為內(nèi)力。應(yīng)力是構(gòu)件的單位橫截面上所 產(chǎn)生的內(nèi)力。當(dāng)應(yīng)力達(dá)到某一極限時(shí)，結(jié)構(gòu)就會(huì)遭到破壞。 （一）受力形式 工程結(jié)構(gòu)承受的外力有各種各樣，但以它們對(duì)結(jié)構(gòu)的影響來(lái)說(shuō)，主要 有以下幾種。 1、拉力：結(jié)構(gòu)承受拉伸時(shí)，作用在結(jié)構(gòu)（經(jīng)常稱為拉桿）上的 力是一對(duì)方向相反，作用線與拉桿軸線重合的集中力，方向背離桿的 底面。其受力實(shí)例是吊車的吊繩。 2、壓力：結(jié)構(gòu)承受壓縮時(shí)，作用在結(jié)構(gòu)（習(xí)慣上稱為壓桿）上 的力是一對(duì)方向相反，作用線與壓桿軸線重合的集中力，方向指向桿 的底面。如液壓機(jī)的頂桿工作時(shí)就是受壓。 3、剪力：結(jié)構(gòu)在受剪切時(shí)，結(jié)構(gòu)所承受的力是

7、分別作用在構(gòu)件 相對(duì)的兩個(gè)面上，方向相反，作用線錯(cuò)開微小距離的兩個(gè)平行力。連 接剪刀兩個(gè)部分的銷釘在剪刀工作時(shí)就是承受的剪切力，其受力模型 如圖。 4、扭轉(zhuǎn)力：承受扭轉(zhuǎn)的構(gòu)件一般都稱為軸。它承受的外力是一 對(duì)作用在軸兩端面內(nèi)，轉(zhuǎn)向相反的力偶矩。 5、彎曲力：承受彎曲載荷的構(gòu)件，一般稱為梁。梁在承受彎曲 時(shí)，受力情況比較復(fù)雜，其中一種載荷叫做彎矩。它是作用在過(guò)梁的 軸線且與橫截面垂直的平面內(nèi)的力偶矩。 其作用力是使梁產(chǎn)生彎曲變 形。 （二）結(jié)構(gòu)受載荷實(shí)例： 任何結(jié)構(gòu)承受的外載荷，都是拉、壓、剪、扭、彎中的一種或幾種的 組合。工程結(jié)構(gòu)的主要功能就是承受和傳遞各種形式的外載荷，保證 結(jié)構(gòu)的可靠工作。

8、 1、秋千的吊索，主要承受拉力； 2、橋梁的橋墩，主要承受壓力； 3、連接齒輪和軸的鍵，主要承受剪力； 4、汽車方向盤的軸，主要承受扭力； 5、單杠的杠體（上面的橫杠），主要受彎力； 6、吊扇旋轉(zhuǎn)，吊桿主要受扭力和拉力； 為了保證結(jié)構(gòu)的正常工作，這些構(gòu)件必須有對(duì)于主要載荷的足夠的承 載能力。這是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中必須考慮的重要問(wèn)題。 （三）典型結(jié)構(gòu)分析 1、單杠結(jié)構(gòu)分析 各部分名稱：杠體，立柱和拉桿。（為什么做成這樣的結(jié)構(gòu)？） 杠體的受力與變形：杠體總是朝著人體所在的瞬間位置的方向 上發(fā)生彎曲。一一彎曲力 立柱、拉桿的受力與變形： 立柱：靜止時(shí)受壓力；當(dāng)人在運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)立柱產(chǎn)生彎矩 M使立柱彎 曲變形。

9、一一怎樣做才能保持單杠穩(wěn)定？ 拉桿：人在運(yùn)動(dòng)時(shí)，拉桿起到輔助立柱抗變形作用。 2、棚室屋架結(jié)構(gòu)分析 棚室荷載與立柱受力：永久性荷載（不隨時(shí)間變化而變化的荷 載）和可變性荷載（隨情況變化而變化的荷載）。 梁的受力：梁的上部，受壓力，材料被擠壓；下部，受張力， 材料被拉伸。防止彎曲變形大的方法：增加支撐點(diǎn)。 拱結(jié)構(gòu)的應(yīng)用 拱結(jié)構(gòu)：中間高四周低，呈弧形的曲面。 應(yīng)用：在跨度較大的情況下，建筑物多采用拱結(jié)構(gòu)。這樣的結(jié)構(gòu)既有 利于承載，又美觀。 三、常見(jiàn)結(jié)構(gòu)的類型（從力學(xué)的架構(gòu)與形態(tài)考慮） 1、實(shí)心結(jié)構(gòu) 實(shí)心結(jié)構(gòu)通常是指結(jié)構(gòu)體本身是實(shí)心的結(jié)構(gòu)。房屋的墻體、水 庫(kù)的大壩、古代的城墻等，都屬于實(shí)心結(jié)構(gòu)。 幾

10、何特征及受力：幾何外形簡(jiǎn)單，通常有桿（柱）、板、體等 之分。它的受力特點(diǎn)是能承受較大的力，外力分布在整個(gè)體積中。 2、框架結(jié)構(gòu) 框架結(jié)構(gòu)通常是指結(jié)構(gòu)體由細(xì)長(zhǎng)的構(gòu)件組成的結(jié)構(gòu)。 教室的門 窗常用木框架，蔬菜大棚的棚體、建筑用腳手架、輸電鐵塔等都是框 架結(jié)構(gòu)。 組成：由梁、柱、桿、管等組成，也有用板件組成的。這里的 桿或板，可以是實(shí)心的，也可以是管材。 幾何特征及受力：幾何外形較為復(fù)雜，其特點(diǎn)是支撐空間而不 充滿空間，能承受垂直和水平荷載。依據(jù)功能和使用條件的不同，可 以設(shè)置成不同框架的組合。 3、殼體結(jié)構(gòu) 常見(jiàn)物品：飲水杯、文具盒、裝甲車、油罐、雞蛋、西瓜 結(jié)構(gòu)特征：殼體內(nèi)空時(shí)，受力合理、形態(tài)穩(wěn)定。殼的幾何形狀 有折線式（方形、長(zhǎng)方形、多邊形）的、圓弧形的和拱形的等。 受力特點(diǎn)：殼受沖擊力時(shí)，外力由弧面整體分擔(dān)承受，抵抗變 形。 4、組合結(jié)構(gòu) 在日常生活中我們常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)大部分都是組合結(jié)構(gòu)，女口：大壩 都是拱形和實(shí)心結(jié)構(gòu)的組合體；圓頂大廈的頂部都是框架結(jié)構(gòu)和殼體 結(jié)構(gòu)的組合（又叫球形空間桁架