专题08 结构及其设计（讲义，全国通用）通用技术学业水平考试合格考总复习

专题08 结构及其设计 目 录 第一部分 明晰学考要求·精准复习 第二部分 基础知识梳理·全面提升 第三部分 考点精讲精练·对点突破 考点01 结构的受力 考点02 结构的稳定性 考点03 结构的强度 第四部分 实战能力训练·满分必刷 学习目标 内容考察要求 核心素养 1.从力学的角度理解结构，理解结构对技术产品及其功能实现的独特价值。 2.了解结构的一般分类和简单的受力分析方法。 3.学会分析影响结构稳定性和结构强度的因素，能够写出试验报告。 4.能进行简单的结构设计，学会绘制设计图样，并做出原型或模型。 5.能从历史、文化和技术的角度欣赏并评价典型结构。 1.从力学的角度理解结构对技术产品及其功能实现的独特价值，了解结构的一般分类和简单的受力分析，并从技术和文化的角度赏析经典结构案例。 2.通过技术试验或技术探究分析影响结构的强度和稳定性的因素，并写出试验报告。 3.结合生活中的实际需求进行简单的结构设计，并绘制设计图样，做出模型或原型。 技术意识 创新设计 工程思维 物化能力 图样表达 1.认识结构 ·结构是指事物的各个 之间的 和 。 ·结构普遍存在于 和 的各种物体中，形式多种多样。 ·建筑物的结构必须 、 ，还要能够抵御强风、地震等 的破坏。 ·桥梁的结构则必须能承受其 ，桥上 以及风力和水流的冲击力等。 ·构件在受到外力作用时的5种变形形式，即 、 、 、 和 。 ·结构的分类多种多样，从形态方面考虑，通常可以将结构分成3种基本类型： 、 和 。 实体结构利用 来承受荷载，主要承受压力。 框架结构通过 来承受荷载，既能承受压力又能够承受拉力。 壳体结构通过 来传递力和承受荷载，特别是当壳形顶部受到压力时，它能将力均匀扩散。 2.探究结构 ·结构的稳定性是指结构在荷载的作用下 的能力。 ·三边确定的 构成稳定的几何结构。 ·结构的稳定性与其 、 和 密切相关。 几何形状科学合理 支撑面面积大 重心低 重力集中在底部 重心垂线落在支撑面内 ·力矩： 和 的乘积叫作力对转动轴的 。力对物体的转动作用取决于力矩的大小，力矩越大，力对物体的转动作用越大。 ·强度：构件 的能力。 ·当外力作用于构件时，构件产生变形，原来各质点在固有内力作用下的平衡状况被破坏，各相邻质点之间产生了附加的相互作用力，这种相互作用力称为附加内力。在讨论构件的强度等问题时，常将附加内力简称为内力。 ·构件单位横截面面积所受的 称为构件的应力。 ·结构的强度与其 有关，不同材料构成的结构，其强度各不相同。 ·结构的强度还与 有关。这些型材在相同结构强度的情况下，具有用料少、质量小等优点而被广泛应用。 ·薄板材料也可以通过 改变其形状以达到增加强度的目的。 ·科学、合理的 ，不仅可保证结构或构件的形状稳定，还能提高结构的强度，使它足以支撑自身质量及荷载。 · 是解决技术问题的重要方法。 3.结构设计 ·结构设计属于设计的一种类型，它必须遵循一般的设计方法和过程。 ·结构设计不但要考虑它的功能要求，还必须考虑它的受力情况、稳定性、强度、连接方式和材料选择等。 ·结构设计还要从实用、安全、经济、美观和人性化等角度综合考虑，并且绘制设计图样等。 【考点1】结构的受力 1.（2024·浙江）如图所示的机械手，推动推杆，能快速将工件夹紧。工件夹紧时，下列分析正确的是（ ） A．连杆1受压，连杆2受弯曲，摆杆受弯曲 B．连杆1受压，连杆2受弯曲，摆杆受压 C．连杆1受拉，连杆2受弯曲，摆杆受弯曲 D．连杆1受拉，连杆2受压，摆杆受压 2.（2023·安徽）如图所示为一款家用菜馅挤水器，使用时将切好的菜馅放置到下方带网孔篮中，用手按压上方手柄，手柄通过连杆带动压板将菜馅中水挤出。上述过程中手柄受力与变形形式为（ ） A．受拉 B．受扭曲 C．受弯曲 D．受压 【考点2】结构的稳定性 3.（2024·云南·学业考试）如图所示为某同学设计的一个书架。该书架两侧“×”形结构的设计主要是为了（ ） A．方便加工 B．便于安装 C．增加书架的强度 D．提高书架的稳定性 4.（2016·浙江）如图所示的台灯，在测试阶段发现其支撑杆调整到某些角度时，台灯容易翻倒。以下改进措施中合理的是（ ） A．增加支撑杆的长度 B．增加灯罩的质量 C．增加支撑杆的厚度 D．增加底座的质量 【考点3】结构的强度 5.（2023·安徽）小王同学在通用技术课中，利用塑料制作了如图所示的一款笔简，其连接方式是（ ） A．合页连接 B．焊接 C．铆接 D．榫接 6.（2023·福建）王琳同学设计了一款用瓦楞纸制作的座椅，具有一定的强度，能承受一个成年人的重量。下列不属于影响座椅强度的因素是（ ） A．纸板之间用螺栓螺母进行连接 B．纸板折叠成三角形形状构件 C．纸板的厚度为8mm D．增大支撑腿之间的距离 一、选择题 1.（2023·安徽）如图所示为一款利用木板和树枝制作的创意衣帽架，其底座的主要受力和变形形式为（ ） A．受剪切 B．受压 C．受扭转 D．受弯曲 2.（2023·安徽）如图所示为某小组在通用技术课中制作的简易桔穆模型，横梁的主要受力和变形形式为（ ） A．受剪切 B．受扭转 C．受弯曲 D．受压 3.（2023·安徽）如图所示为手动水井抽水机，按下手柄，活塞杆带动活塞向上运动，将水抽出。上述过程中手柄的主要受力和变形形式为（ ） A．受扭转 B．受拉 C．受剪切 D．受弯曲 4.（2024·陕西）国产大型客机C919的出现，打破了美国波音、欧洲空客的长期垄断。C919飞机在设计、制造时采用了多种新型材料，这些材料具有重量轻、硬度大等特点，很好的提升了飞机整体的结构强度。这说明影响结构强度的因素是（ ） A．颜色 B．材料 C．面积 D．体积 5.（2023·安徽）如图所示为一款水杯，倒置时具有沥水和防尘的特点。测试中发现，倒置放置时容易碰翻，以下改进措施中最有效的是（ ） A．增大杯把上部大小 B．增加杯子的高度 C．选择高强度材料制作 D．减小杯把上部重量 6.（2023·安徽）如图所示为一款沙发边几。从结构稳定性和强度的角度分析，下列说法中不正确的是（ ） A．增加底部圆环面的面积，主要是为了提高结构稳定性 B．采用大理石材料代替木板制作顶部圆形面板，可以提高结构稳定性 C．加粗支撑杆材料的厚度，主要是为了提高结构强度 D．改变支撑杆与圆环面间角度，会对结构稳定性和强度都产生影响 7.（2023·吉林）下列结构的连接中，属于刚连接的是（ ） A． B． C． D． 8.（2023·吉林）如图所示，为了增强篮球架的稳定性，下列做法合理的是（ ） A．增加底座的重量 B．增加篮球板的重量 C．增加篮球板的面积 D．增加主杆的长度 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题08 结构及其设计 目 录 第一部分 明晰学考要求·精准复习 第二部分 基础知识梳理·全面提升 第三部分 考点精讲精练·对点突破 考点01 结构的受力 考点02 结构的稳定性 考点03 结构的强度 第四部分 实战能力训练·满分必刷 学习目标 内容考察要求 核心素养 1.从力学的角度理解结构，理解结构对技术产品及其功能实现的独特价值。 2.了解结构的一般分类和简单的受力分析方法。 3.学会分析影响结构稳定性和结构强度的因素，能够写出试验报告。 4.能进行简单的结构设计，学会绘制设计图样，并做出原型或模型。 5.能从历史、文化和技术的角度欣赏并评价典型结构。 1.从力学的角度理解结构对技术产品及其功能实现的独特价值，了解结构的一般分类和简单的受力分析，并从技术和文化的角度赏析经典结构案例。 2.通过技术试验或技术探究分析影响结构的强度和稳定性的因素，并写出试验报告。 3.结合生活中的实际需求进行简单的结构设计，并绘制设计图样，做出模型或原型。 技术意识 创新设计 工程思维 物化能力 图样表达 1.认识结构 ·结构是指事物的各个 组成部分 之间的 有序搭配 和 排列 。 ·结构普遍存在于 自然界 和 人类创造 的各种物体中，形式多种多样。 ·建筑物的结构必须 坚固 、 稳定性好 ，还要能够抵御强风、地震等 自然灾害 的破坏。 ·桥梁的结构则必须能承受其 自身的重力 ，桥上 人、车辆的荷载 以及风力和水流的冲击力等。 ·构件在受到外力作用时的5种变形形式，即 拉伸变形 、 挤压变形 、 剪切变形 、 弯曲变形 和 扭曲变形 。 ·结构的分类多种多样，从形态方面考虑，通常可以将结构分成3种基本类型： 实体结构 、 框架结构 和 壳体结构 。 实体结构利用 自身 来承受荷载，主要承受压力。 框架结构通过 条状物的连接 来承受荷载，既能承受压力又能够承受拉力。 壳体结构通过 壳形 来传递力和承受荷载，特别是当壳形顶部受到压力时，它能将力均匀扩散。 2.探究结构 ·结构的稳定性是指结构在荷载的作用下 维持其原有平衡形式 的能力。 ·三边确定的 三角形 构成稳定的几何结构。 ·结构的稳定性与其 几何形状 、 支撑面面积的大小 和 重心位置 密切相关。 几何形状科学合理 支撑面面积大 重心低 重力集中在底部 重心垂线落在支撑面内 ·力矩： 力 和 力臂 的乘积叫作力对转动轴的 力矩 。力对物体的转动作用取决于力矩的大小，力矩越大，力对物体的转动作用越大。 ·强度：构件 抵抗被破坏 的能力。 ·当外力作用于构件时，构件产生变形，原来各质点在固有内力作用下的平衡状况被破坏，各相邻质点之间产生了附加的相互作用力，这种相互作用力称为附加内力。在讨论构件的强度等问题时，常将附加内力简称为内力。 ·构件单位横截面面积所受的 内力 称为构件的应力。 ·结构的强度与其 所用材料 有关，不同材料构成的结构，其强度各不相同。 ·结构的强度还与 构件的形状 有关。这些型材在相同结构强度的情况下，具有用料少、质量小等优点而被广泛应用。 ·薄板材料也可以通过 折叠 改变其形状以达到增加强度的目的。 ·科学、合理的 连接 ，不仅可保证结构或构件的形状稳定，还能提高结构的强度，使它足以支撑自身质量及荷载。 · 技术试验 是解决技术问题的重要方法。 3.结构设计 ·结构设计属于设计的一种类型，它必须遵循一般的设计方法和过程。 ·结构设计不但要考虑它的功能要求，还必须考虑它的受力情况、稳定性、强度、连接方式和材料选择等。 ·结构设计还要从实用、安全、经济、美观和人性化等角度综合考虑，并且绘制设计图样等。 【考点1】结构的受力 1.（2024·浙江）如图所示的机械手，推动推杆，能快速将工件夹紧。工件夹紧时，下列分析正确的是（ ） A．连杆1受压，连杆2受弯曲，摆杆受弯曲 B．连杆1受压，连杆2受弯曲，摆杆受压 C．连杆1受拉，连杆2受弯曲，摆杆受弯曲 D．连杆1受拉，连杆2受压，摆杆受压 【答案】A 【详解】连杆1：推杆施加的推力使连杆1两端受到向内的压力，导致其受压。 连杆2：由于连杆1的压缩力传递到连杆2，且连杆2两端受力方向不共线（如一端被推向下，另一端受摆杆约束），会产生弯曲变形。 摆杆：连杆2的力作用于摆杆一端，而摆杆另一端夹紧工件，导致其绕支点旋转时发生弯曲，而非单纯受压。 2.（2023·安徽）如图所示为一款家用菜馅挤水器，使用时将切好的菜馅放置到下方带网孔篮中，用手按压上方手柄，手柄通过连杆带动压板将菜馅中水挤出。上述过程中手柄受力与变形形式为（ ） A．受拉 B．受扭曲 C．受弯曲 D．受压 【答案】C 【详解】在按压的过程中，手柄主要受到的是向下弯曲作用。这种力导致手柄发生弯曲变形。故选C。 【考点2】结构的稳定性 3.（2024·云南·学业考试）如图所示为某同学设计的一个书架。该书架两侧“×”形结构的设计主要是为了（ ） A．方便加工 B．便于安装 C．增加书架的强度 D．提高书架的稳定性 【答案】C 【解析】书架两侧的“×”形结构设计主要是为了增加书架的强度。这种交叉结构在工程中常用于增强整体结构的稳定性和抗变形能力。 4.（2016·浙江）如图所示的台灯，在测试阶段发现其支撑杆调整到某些角度时，台灯容易翻倒。以下改进措施中合理的是（ ） A．增加支撑杆的长度 B．增加灯罩的质量 C．增加支撑杆的厚度 D．增加底座的质量 【答案】D 【详解】A不合理。增加支撑杆的长度，重心上移降低稳定性。 B不合理。增加灯罩的质量，重心上移降低稳定性。 C不合理。增加支撑杆的厚度，增加结构的强度，不影响稳定性。 D合理。增加底座的质量，降低重心增加稳定性。 故选：D。 考查影响结构稳定性的因素：重心的位置、支撑面的大小、结构的形状． 考查影响结构稳定性的因素． 【考点3】结构的强度 5.（2023·安徽）小王同学在通用技术课中，利用塑料制作了如图所示的一款笔简，其连接方式是（ ） A．合页连接 B．焊接 C．铆接 D．榫接 【答案】D 【解析】榫接是一种传统的木工连接技术，通过在两个木制部件上分别制作凸出部分（榫头）和凹入部分（榫眼），使它们能够紧密地结合在一起。 6.（2023·福建）王琳同学设计了一款用瓦楞纸制作的座椅，具有一定的强度，能承受一个成年人的重量。下列不属于影响座椅强度的因素是（ ） A．纸板之间用螺栓螺母进行连接 B．纸板折叠成三角形形状构件 C．纸板的厚度为8mm D．增大支撑腿之间的距离 【答案】D 【解析】增大支撑腿之间的距离可能会降低座椅的稳定性，但并不会直接增加座椅的强度，反而可能导致结构的不稳定。 一、选择题 1.（2023·安徽）如图所示为一款利用木板和树枝制作的创意衣帽架，其底座的主要受力和变形形式为（ ） A．受剪切 B．受压 C．受扭转 D．受弯曲 【答案】B 【详解】压力是垂直于物体表面的力，可能导致物体被压缩。衣帽架底座确实承受了来自上方的压力，即衣帽架整体及其挂载物品的重量。 2.（2023·安徽）如图所示为某小组在通用技术课中制作的简易桔穆模型，横梁的主要受力和变形形式为（ ） A．受剪切 B．受扭转 C．受弯曲 D．受压 【答案】C 【详解】弯曲是横梁在垂直荷载作用下最常见的受力和变形形式。从图片中可以看出，木制框架结构是水平放置的，且可能承受来自上方的荷载（尽管图片中未明确显示荷载），因此容易受弯曲。 3.（2023·安徽）如图所示为手动水井抽水机，按下手柄，活塞杆带动活塞向上运动，将水抽出。上述过程中手柄的主要受力和变形形式为（ ） A．受扭转 B．受拉 C．受剪切 D．受弯曲 【答案】D 【详解】弯曲是指物体在受到垂直于轴线方向的力时，发生的弯曲变形。在这个场景中，当按下手柄时，手柄受到一个垂直向下的压力，这个力会使手柄发生弯曲变形。同时，由于手柄是通过杠杆与水泵相连的，因此这个弯曲变形还会放大手柄对水泵的作用力，从而实现抽水功能。因此，D选项是最准确的描述。 4.（2024·陕西）国产大型客机C919的出现，打破了美国波音、欧洲空客的长期垄断。C919飞机在设计、制造时采用了多种新型材料，这些材料具有重量轻、硬度大等特点，很好的提升了飞机整体的结构强度。这说明影响结构强度的因素是（ ） A．颜色 B．材料 C．面积 D．体积 【答案】B 【详解】C919飞机在设计、制造时采用了多种新型材料，这些材料具有重量轻、硬度大等特点，显著提升了飞机整体的结构强度。这说明影响结构强度的因素是材料。 5.（2023·安徽）如图所示为一款水杯，倒置时具有沥水和防尘的特点。测试中发现，倒置放置时容易碰翻，以下改进措施中最有效的是（ ） A．增大杯把上部大小 B．增加杯子的高度 C．选择高强度材料制作 D．减小杯把上部重量 【答案】A 【详解】增大杯把上部的大小可能会改变水杯的重心位置，使其更加稳定。如果杯把上部增大后，能够形成一个更宽的底座，那么水杯在倒置时就更不容易被碰翻。这个选项是合理的。 6.（2023·安徽）如图所示为一款沙发边几。从结构稳定性和强度的角度分析，下列说法中不正确的是（ ） A．增加底部圆环面的面积，主要是为了提高结构稳定性 B．采用大理石材料代替木板制作顶部圆形面板，可以提高结构稳定性 C．加粗支撑杆材料的厚度，主要是为了提高结构强度 D．改变支撑杆与圆环面间角度，会对结构稳定性和强度都产生影响 【答案】B 【详解】大理石材料通常比木板更重、更硬，这可能会影响边几的整体重量分布和重心位置。 更重要的是，大理石材料因其硬度和重量，可能更多地是提高桌面的承重能力和耐久性，而非直接提高结构稳定性。因此，B选项的说法不够准确。 7.（2023·吉林）下列结构的连接中，属于刚连接的是（ ） A． B． C． D． 【答案】D 【解析】折叠刀：折叠刀的刀片和手柄之间通常通过铰链连接，允许刀片相对于手柄旋转，因此不属于刚连接。 剪刀：剪刀的两片刀刃通过一个固定点连接，使用时两片刀刃可以相对旋转，因此也不属于刚连接。 双节棍：双节棍的两节棍体之间通过链条或绳索连接，允许两节棍体相对旋转和移动，因此不属于刚连接。 锤子：锤子的锤头和手柄之间通常是固定连接，没有相对移动或旋转，因此属于刚连接。 8.（2023·吉林）如图所示，为了增强篮球架的稳定性，下列做法合理的是（ ） A．增加底座的重量 B．增加篮球板的重量 C．增加篮球板的面积 D．增加主杆的长度 【答案】A 【详解】重心越低稳定性越好,A增加底座的重量降低了重心，A正确；增加篮球板的重量、增加主杆的长度提高重心，B、D错；增加篮球板的面积重心更容易脱离支撑面，稳定性变差，C错。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 $$