1.3 结构功能的实现（教学课件）通用技术苏教版2019必修2

1.3结构功能的实现 苏教版（2019）必修《技术与设计2》 高中通用技术 目录 一 学习目标 二 课堂导入 三 技术探究 四 课堂小结 五 拓展延伸 六 课堂练习 学习目标 一 通过案例分析，说明结构对技术产品功能实现的价值。 能从技术和文化的角度欣赏并评价经典结构。 二 课堂导入 孙宇想买一张能 折叠、高度可调节的 站立式办公桌，放在家里的书房中使用。该从哪些角度对站立式办公桌的结构进行选择呢？ 三 技术探究 感悟结构与功能的关系 任务一 三 技术探究 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。 三 技术探究 三 技术探究 思考： 1. 在这两个例子中，结构是怎样决定功能的？ 2.“结构决定功能”除了在产品设计中得到体现外，在其他科技活动、社会活动中是否也有体现？请举例说明。 三 技术探究 ②功能往往是人们需求的体现。 设计中，往往通过改变结构实现不同的功能。 三 技术探究 自行车的结构与功能 从19世纪初诞生到今天，自行车经历了从无到有、从单一到种类繁多的发展过程。如今，山地车、折叠车、双人车、童车、残疾人专用车等不同结构的自行车满足了人们不同的需求，实现着它们各自的功能。 山地自行车能够“翻山越岭”，适合多种路面。这是由于它采用了结实的车架和避震结构，所以能经受住颠簸。此外，调整合适的挡位也使人骑起来很省力。 三 技术探究 自行车的结构与功能 折叠自行车具有可折叠的结构，携带方便。许多旅行者把它作为必备的辅助车辆放在汽车后备厢里，以应对禁行、停车场太远等问题。 儿童自行车车身要求轻便小巧，符合儿童的身体结构特征，更重要的是能使车处于平稳状态。有些童车在后轮两侧各加上一个小车轮，车在向左倾斜或向右倾斜时，前轮、后轮与侧轮接触地面，从而不易翻倒。 思考： 自行车的结构是如何实现不同功能、满足人们不同需求的？ 三 技术探究 ③功能的实现需要相应的结构来保证。 设计结构时往往要根据具体的功能确定具体的构件及其尺寸、位置、数量、连接方式等要素。 三 技术探究 如图1-41所示，请根据下列产品的结构特点，说明其是如何实现相应功能的。 折叠凳：可折叠，方便携 带，节省空间 可拆装的家具：易组装，易拆卸，方便运输、储存 可伸缩相机三脚架：可伸缩，方便携带，节省空间 图1-41 产品结构与功能 三 技术探究 ④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。 结构在规定的使用期限内和规定的条件下，完成预定功能的能力，称为可靠性。 可靠性 耐久性：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 安全性：结构在正常使用时能承受可能出现的各种荷载 通用性：结构在正常使用时具有良好的工作性能 三 技术探究 在产品设计中，功能与结构之间的关系是怎样的？ 结构影响或决定功能的实现 功能的实现需要结构来保证 三 技术探究 欣赏经典结构的案例 任务二 三 技术探究 优秀的结构设计不仅表现在结构的实用功能上，也表现在形式上。古今中外许多能工巧匠都把结构的功能与形式恰当地结合起来，形成了一些经典的结构设计案例。 三 技术探究 赏析结构设计作品，可以从技术与文化两个角度进行。 技术的角度主要有结构的使用功能的实现，结构的稳固耐用，结构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。 文化的角度主要有结构的文化寓意与传达，公众认可的美学原则，反映时代、民族、习俗方面的特征，结构的个性特征等。 三 技术探究 飞  檐 飞檐是中国古代建筑屋顶结构的特色之一。屋顶的曲线、向上微翘的飞檐，使得原本异常沉重的屋顶，随着线条的曲折，显出向上挺举的飞动轻快之感。。 技术角度： 1. 功能 飞檐向外伸和向上翘起的屋角，使十分庞大、高耸的屋顶显得格外生动而轻巧，扩大了采光面，有利于排泄雨水。 2. 结构设计 以岳阳楼为例，岳阳楼三层建筑均有飞檐，挑出的飞檐由斗拱承托，承托飞檐的方木块叫作“斗”，托着斗的木条叫作“拱”。飞檐的造型美并没有脱离建筑屋顶本身的结构功能而独立，其轮廓的和谐、对称都是在合理的受力结构基础上所产生的。屋面凹曲，屋檐、屋角和屋顶的飞脊都是弯曲的，形成直线和曲线的巧妙组合。 3. 技术施工 岳阳楼是纯木结构，飞檐、斗拱及整个建筑没有用一钉一铆，仅靠木制的构件彼此接连，经受岁月的剥蚀而昂然耸立了上百年（现存的岳阳楼是清光绪年间重建的）。飞檐、斗拱的结构之复杂，工艺之精美，令人惊叹。 三 技术探究 飞  檐 文化角度： 飞檐的造型减轻了古建筑大屋顶的沉重感，使建筑静中有动，增加了建筑物飞动轻快的美感。飞檐造型传达出尊贵、凝重的寓意，体现了高贵华美的风韵，丰富了中国古代建筑文化。现代建筑设计师们对它也异常偏爱，使得这一特殊的中国古典建筑结构得以演变、改进和发展，并流传下来。 思考：中国古代建筑的结构多以木材为材料。请你从材料与构件的连接方式等角度，分析中国古代建筑稳固的原因。 三 技术探究 木材具有自重轻、韧性好、强度大的特点，是中国古代重要的建筑材料。中国古代木结构建筑主要采用榫卯结构，连接牢固可靠、抗震性能好。 中国古代木结构建筑主要有抬梁式、穿斗式、井干式等架构结构形式，这些结构由立柱、横梁、顺檀等主要构件建造而成，梁柱间采用榫卯结合，这种构造方式使架构在承受水平外力（地震力、风力等）时由一定适应能力，构成富有弹性的框架。 木结构有很多优点。首先，承重与围护结构分工明确，屋顶重力由木结构来承担，外墙起遮挡阳光、隔热防寒的作用，内墙起分割空间的作用。由于墙壁不承重，这种结构使建筑物具有极大的灵活性。其次，由于木材韧性好，且采用榫卯结构，有利于防震、抗震。 三 技术探究 三 技术探究 赵州桥坐落于河北省赵县，跨洨水，隋大业年间由著名匠师李春建成，是当今世界上年代最久、跨度最大的敞肩型石拱桥。赵州桥结构新奇，造型美观。请查找资料，从技术和文化两个方面分析其结构和功能特点。 三 技术探究 技术角度： （1）功能 它是一座单拱桥，桥洞不是普通半圆形，桥面平坦宽阔，称为“坦拱”，兼顾了水陆交通，方便了马车出行。 （2）结构设计 赵州桥最大的科学贡献在于它的“敞肩拱”的创造。在大拱的两肩，砌了4个并列的小孔，即增大了流水通道，减小了流水冲力，加速泄洪，又节省了石料，减轻了桥身自重，增强了桥身的稳定性，保证了桥在1400多年的历史中，经受住无数次洪水的冲击、8次大地震的摇撼以及无数车辆的重压。李春所设计的赵州桥，其结构的强度和稳定性科学合理。 （3）技术施工 赵州桥的石拱由28道拱圈纵向并列砌成，每道拱圈可独立站稳，自称一体，即便于施工，又便于单独修补。这样大跨度的坦拱，对桥台的水平推力很大，建造难度高。而桥台却是既浅又小的普通矩形，厚度仅为1.549m，由5层排石垒成，其地基是承载力较小的亚黏土。在这样的地基上，用这样小的桥台，建这样大跨度的石拱桥，在世界上是罕见的。 三 技术探究 文化角度： 赵州桥的弧形平拱和敞肩小拱给人以巨身轻灵、跃跃欲飞的动感。桥两边的栏板和望柱上，雕有各种精美图案，刀法苍劲，造型生动，线条刚劲之中见柔和，稳重之中显轻灵，雄伟之中含隽永。主拱顶上有一块雕着龙头的龙门石，八瓣莲花的仰天石点缀于桥两侧。这些雕像，寄寓着大桥不受水害、长存永安的愿望。赵州桥在中外桥梁史上占有十分重要的地位，对我国以后的桥梁建筑有着深远的影响。 安恩·雅各布森，ArneJacobsen1902--1971，20世纪丹麦著名建筑师，工业产品与室内家具设计大师。他在1929年设计的“未来的家”、“Vista”住宅、“Rothenborg”别墅，表现了功能主义和综合艺术的设计创意。他的第一个非常著名的整体建筑作品是北欧航空公司〔SASair〕在哥本哈根的皇家旅馆，雅各布森为这个建筑进行了从内到外的整体设计，包括了从纺织品到雕塑风格的家具和室内装置，以及灯光设计、烟灰缸和刀叉餐具等产品设计。其中最具代表性的是“天鹅椅”和“蛋壳椅”，这2张椅子和他早期的“蚂蚁椅”一起成为20世纪的家具经典之作。 三 技术探究 蚂 蚁 椅 技术角度： 1. 功能 蚂蚁椅具有与其他椅子相同的使用功能，并且实现了较好的人机关系。座面与靠背弧度的变化符合人体结构，其光洁的座面即使不采 用任何软体材料与人体接触，也具有较高的舒适性。 2. 结构设计 蚂蚁椅具有简洁的结构，使其成为丹麦较早能完全用工业化方式批量制作的家具。座面和靠背采用热压胶合板整体成型工艺，这是当时的最新技术，极大减少了材料的浪费，降低了工艺成本，从此曲木工艺在全球得到极大的推广应用。最初的蚂蚁椅只有三条腿，后来因为发生了椅子翻倒事故，便改变成了现在的四条腿样式。 文化角度： 蚂蚁椅在它诞生的时代是前卫的，经过半个多世纪，现在依然是时尚的佳作，世界各地很多公共场所都可以见到蚂蚁椅的身影。 三 技术探究 如左图所示的餐桌是意大利当代著名设计大师马里奥·贝里尼的作品。该餐桌采用三根胡桃木作基座，造型简洁。 受该作品启发，并联想到三根孔明锁榫接结构，有同学设计了一款花盆架，如右图所示。 你见过哪些经典结构？请从设计者、时代背景以及结构的技术角度和文化角度与其他同学进行交流。 三 技术探究 三 技术探究 在生产领域，挖掘机、起重机等各种机械设备也具有一定的结构，它们在具有较高稳定性和强度的基础上实现一定的功能。 三 技术探究 从技术与文化角度来看，为什么赵州桥、蚂蚁椅等能够成为经典的结构设计案例？ 四 课堂小结（思维导图） 结构功能的实现 感悟结构与功能的关系 事物的结构决定了其功能 功能是人们需求的体现 功能的实现需要相应的结构来保证 还需要考虑使用的环境、时间等因素 可靠性 安全性 适用性 耐久性 欣赏经典结构的案例 技术的角度:有结构的使用功能的实现，结构的稳固耐用…… 文化的角度：结构的文化寓意与传达，公众认可的美学原则…… 五 拓展延伸 龙门起重机 随着“一带一路”建设的不断深入， 在油气管道、港口海运和铁路公路等大项目建设中，工程机械设备发挥了重要的作用。 龙门起重机是常见的工程起重机械，广泛应用于各个行业，例如，在建筑工地进行施工，在铁路货场装卸火车、汽车，在港口码头装卸集装箱等。 龙门起重机主要由门架结构、载重小车、大车运行机构、电气设备和驾驶室等几部分组成。门架结构主要由主梁和支腿组成。主梁用以支撑载重小车，并且通过支腿沿轨道运行。从结构来说，主梁有板梁式和桁架式，前者有箱形结构、三角形板梁结构，如图1-50所示；后者有三角形桁架式、矩形桁架式和“∏”形桁架式，如图1-51所示。 中、小跨度龙门起重机两个支腿和主梁的连接都采用刚连接，大跨度龙门起重机其中一个支腿和主梁的连接采用了铰连接。箱形结构门架的支腿常采用“L”形、“C”形、“八”字形或“O”形，如图1-52所示。 六 课堂练习 1.经典结构的赏析： （1）飞檐是中国古代建筑屋顶结构的特色之一。承托飞檐的方木块叫作“_____”，托着斗的木条叫作“____”。飞檐使十分庞大、高耸的屋顶显得格外生动而轻巧，扩大了采光面，有利于排泄雨水 （2）_______是当今世界上年代最久、跨度最大的敞肩型石拱桥。 （3）_______结构简洁，座面和靠背采用热压胶合板整体成型工艺。最初只有三条腿，后来因为发生了椅子翻倒事故，便改变成了现在的四条腿样式。 （4）__________是常见的工程起重机械，广泛应用于各个行业，主要由门架结构、载重小车、大车运行机构、电气设备和驾驶室等几部分组成。 斗 拱 赵州桥 蚂蚁椅 龙门起重机 六 课堂练习 2.下列说法正确的是（ ） A.世界上存在完美的、可以实现任何功能的结构 B.气压杆可以用于调节座椅的高度，这体现了结构的安全性 C.建筑物可以在一定程度上抵抗地震波，这体现了结构的适用性 D.故宫的木质结构建筑已经使用了数百年，这体现了结构的耐久性 D 六 课堂练习 3.如图所示的椅子，可以通过对椅背位置以及倾角的调节实现多功能转换，满足不同的使用需求。要实现该功能，椅背和椅子之间应该怎样连接？ 随椅背和椅子框架之间的连接必须可转动，且可滑动。 六 课堂练习 4.斗拱是中国传统木结构建筑的标志性结构，如图所示。它既有建筑力学的考虑，又有丰富的文化内涵。请从技术与文化角度 对斗拱进行分析。 谢 谢！ 苏教版（2019）必修《技术与设计2》 Lavf58.29.100 Lavf61.7.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf61.7.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf61.7.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$