必修2 第一单元 结构及其设计-【导与练】2024高考通用技术一轮复习高中总复习第1轮教师用书word（浙江专用）

第一单元　结构及其设计 一、常见结构的认识 二、稳固结构的探析 三、结构功能的实现 四、简单结构的设计 一、常见结构的认识 1.结构的含义:结构是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列。 2.结构存在于自然界、技术领域和社会领域,结构多种多样且决定着事物存在的性质。 3.结构的受力形式 从力学角度来说,结构是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。结构受力(外力)的实质是构件受力,根据构件的受力和变形的形式,可分为以下五种基本形式: (1)受拉:构件两端承受沿轴线方向的拉力,有伸长的形变趋势。 (2)受压:构件两端承受沿轴线方向的压力,有压缩的形变趋势。 (3)受剪切:构件承受两个作用线相距很近、大小相等、方向相反的力,有切断趋势。 (4)受弯曲:在通过构件轴线的平面内,承受垂直于构件轴线的外力或外力偶的作用,有弯曲的形变趋势。 (5)受扭转:构件两端受到两个在垂直于轴线平面内的力偶作用,两力偶大小相等,转向相反。 力偶:作用于同一物体上的一对大小相等、方向相反、但不共线的一对平行力。 4.结构的类型 (1)实体结构:结构体本身是实心的结构,如实心墙、大坝等。 (2)框架结构:结构体由细长的构件组成的结构,如铁架塔、建筑用脚手架等。 (3)壳体结构:层状的结构,如头盔、飞机外壳等。 (4)组合结构:由两种或两种以上的基本结构类型组合而成,如埃菲尔铁塔等。 二、稳固结构的探析 1.结构的稳定性 (1)荷载:指的是使结构或构件产生内力和变形的外力及其他因素。 (2)稳定性:是指结构在荷载的作用下维持其原有平衡状态的能力。 (3)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面积的大小; ③结构的形状。 2.结构强度 (1)结构的强度:是指结构具有的抵抗被外力破坏的能力。 (2)内力:当结构构件受到外力作用时,内部各质点之间的相互作用发生改变,产生的抵抗外力与形变的力。 (3)应力:构件单位横截面积上所产生的内力。可用如下关系式表示:σ=FN/A,其中,FN为内力,A为受力面积,σ为应力。 (4)影响结构强度的主要因素 ①结构的形状; ②结构的材料; ③结构的连接方式。 (5)结构的连接方式 按构件之间能否转动来分类,可分为铰连接和刚连接。 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,如松螺栓连接、铰链连接等; 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,主要有榫接、胶接、焊接、铆接、紧固螺栓连接等。 三、结构功能的实现 1.感悟结构与功能的关系 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。 (1)事物的结构决定了其功能。 (2)功能的实现,需要相应的结构来保证。 (3)结构与功能的关系往往还需要考虑使用的环境、时间等因素。 (4)结构在规定的使用期限内和规定的条件下,完成预定功能的可能性,称为可靠性。它是安全性、适用性和耐久性的总称。安全性指结构在正常使用时能承受可能出现的各种荷载;适用性指结构在正常使用时具有良好的工作性能;耐久性指结构在规定环境条件下和预定的设计使用年限内,能保持结构正常使用。 2.欣赏经典结构的案例 赏析结构设计作品时,可以从两个角度来进行: (1)技术角度:①结构的使用功能的实现;②结构的稳固耐用;③结构造型设计的创意和表现力;④材料使用的合理性;⑤工艺制造的精湛程度等。 (2)文化角度:①结构的文化寓意与传达;②公众认可的美学原则;③反映时代、民族、习俗方面的特征;④结构的个性特征等。 四、简单结构的设计 1.结构设计应考虑的主要因素 结构设计应考虑的主要因素:稳定性、强度、安全性、适用性、耐久性和成本控制要求等。 2.设计并制作站立式办公桌 在充分考虑结构设计的目标及要求、结构设计的主要因素的基础上,进行综合设计。 【典例1】 下列产品,哪个不是受自然界中的结构启发而设计研发的(　　) 解析:自然界中结构无处不在,很多结构被人们模仿借鉴,制造出了许多实用的产品。散热孔参考了蜂巢的六边形结构,在保证一定强度的基础上形成最大的散热空间;飞机的外形结构模仿了鸟的结构;尼龙塔扣的钩刺是通过模仿苍耳子的结构;雷达是模仿了蝙蝠等动物发现前方事物的原理,而不是模仿结构,故选D。 答案:D 【变式1】 下列关于结构的描述不正确的是(　　) A.一支圆珠笔也存在结构,它由笔芯、笔杆、笔帽等构件组成 B.世界上任何事物都存在结构,结构的多样性决定着事物存在的性质 C.事物的各个组成部分进行排列组合后,就能形成结构 D.结构广泛存在于自然界和技术领域,实实在在看得见 答案:C 【典例2】 (2023·浙江1月选考)如图所示是两根传动轴连接结构的示意图,Md为驱动力矩,Mr为阻力矩。下列对工作时各个零件主要受力形