第一章 结构及其设计课件-2025-2026学年粤科版高中通用技术必修二

第一章 结构及其设计 通用技术 1 走进技术 认识技术与人、社会、自然的关系 感受设计与技术的关系 01 02 03 探究结构 结构设计 认识结构 04 典型结构的欣赏 目 录 认识结构 第一节 3 一、感知不同的结构（P2） 结构是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列 二、认识结构和力(P5) 两把椅子，你会选择坐哪一把？ 从力学的角度看： 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。 椅背 椅面 椅腿 横档 构件 组成各类结构的部件和零件 巩固练习 1.下列有关结构的说法，正确的是（ ） A.结构就是指力学角度的结构 B.结构是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列 C.结构广泛存在于世界各处，且都是由人设计和制造出来的 D.从力学角度来看，结构是指可承受一切外力的架构形态 B 二、认识结构与力 构件在受到外力作用下的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。 二、认识结构和力 弯曲力 压力 扭曲力 拉力 剪切力 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的力 反方向向物体两端均匀施力，使物体发生扭转形变的力 物体所承受的拉拽力 作用于物体，使它受弯曲的力 挤压物体的力 受力特点 巩固练习 受力 具体案例 拉力 压力 弯曲力 剪切力 扭曲力 单杠 用剪刀剪铁皮 斜拉桥的拉索 受拧的水管 工作中的千斤顶 二、认识结构与力 压力 剪切力 思考：用指甲钳和剪刀剪绳子，绳子各受什么形式的力？ 巩固练习 2.图为钢丝钳截断铁线的过程，铁线的主要受力形式是( ） A.受压 B.受拉 C.受剪切 D.受扭转 A 巩固练习 3.如图所示是某夹持结构，当施加如图所示的力F时，下列说法正确的是 （ ） A．物块被夹紧，拉杆受拉、连杆受弯曲，夹持杆受弯曲 B．物块被夹紧，拉杆、连杆受压，夹持杆受压 C．物块被放松，拉杆、连杆受拉，夹持杆受弯曲 D．物块被放松，拉杆受拉、连杆受弯曲，夹持杆受弯曲 A 三、结构的分类 实体结构 框架结构 壳体结构 从形态方面考虑 材料充满结构的空间（实心） 由细长的构件（条状物）连接而成，用较少材料得到较大空间 壳体的形状是“拱起的”，通过壳形来传递力和承受荷载。 压力 压力和拉力 当壳顶部受到压力时，能将力均匀分散 三、结构的分类 框架结构 壳体结构 组合形式 实体结构 底座实体结构， 建筑主体壳体结构 上部框架结构， 桥墩实体结构，也有空心的桥墩。 巩固练习 4.如图所示的户外单人健骑机，健身时人坐在坐垫上，双手拉扶杆，双脚蹬踏板，则摆动杆带动坐垫离开立柱向上运动。从力学的架构与形态考虑，该结构的类型属于( ) A.实心结构 B.框架结构 C.壳体结构 D.缆索结构 B 5.下列结构中，属于壳体结构的是（ ） ①安全头盔 ②城墙 ③贝壳 ④乒乓球 A.①②③ B.①②④ C.①③④ D.②③④ C 课堂小结 1、什么是结构？ 指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列。 从力学的角度来说，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 2、结构的五种基本受力形式 主要分为受拉、受压、受剪切、受弯曲、受扭转这五种基本形式 3、结构的分类 三种基本结构：框架结构、实体结构、壳体结构。 探究结构 第二节 17 一、结构的稳定性 面对这样三把椅子，你会选择哪一把坐？一阵风过后，你认为哪个椅子可以维持原状？ 1 2 3 ▲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。 自重、外力 不变形、不倾倒 结构的稳定性跟哪些因素有关？ 结构的稳定性及其影响因素 以下这把A型铝梯的稳定性如何？ 不稳定 稳定 结论一： 结构的稳定性与它的几何形状有关 三边确定的三角形构成稳定的几何形状 结构的稳定性及其影响因素 探究二：将两瓶矿泉水瓶，正立放置和倒立放置，用相同的力轻轻一推，看哪一个先倒下？ ▲结论二： 结构的稳定性与支撑面面积大小有关 支撑面 接触面 接触面面积？ 支撑面面积？ 结构的稳定性及其影响因素 拓展:人站立时比较稳定，但当身体倾斜的时候却变的不稳定，为什么重心下降了，反而不稳定了呢？ ▲结论三： 结构的稳定性与重心位置有关 探究三：人在爬梯子的过程中，为什么爬的越高梯子晃动越厉害？ 结构的稳定性及其影响因素 结构重心的位置：结构重心所在点的垂线落在支撑面内是稳定的，否则不稳定。 影响结构稳定性的主要因素 结构的重心位置 结构的几何形状 支撑面面积的大小 三大因素 其它 高低 重心垂线 巩固练习 ★考点：结构的稳定性 1. 当你设计一个结构，想使其更稳定，下列哪个条件不是必须的（ ）。 A.整体的重量更大 B.重心的垂足在支撑面内 C.支撑面更大 D.整体的重心更低 【正确答案】A 【答案解析】影响结构稳定性的三个因素：重心位置、支撑面积的大小和结构的形状。 巩固练习 ★考点：结构的稳定性 2. 如图所示为可移动的篮球架，为了使篮球架前运动员更加安全，有效提升篮球架稳定性的措施可以采用( ) A. 增加底座后部面积 B. 底座后部加重 C. 减轻底座后部质量 D.减少底面积 【正确答案】B 【答案解析】增加底座后部质量，能降低整体重心，提高稳定性。 巩固练习 ★考点：结构的稳定性 2. 结构的形状会影响其强度和稳定性。下列水库坝体结构抵抗水作用最强的是（ ） 【正确答案】C 【答案解析】结构的支撑面积越大，结构的稳定性好。实体结构抵抗压力的能力比低抗横推力的能力强。 二、结构的强度 设计一个结构，除了考虑结构的稳定性，还要考虑什么因素？ 8·28北京天桥坍塌事故 结构的强度 预习课本p15页： 什么是固有内力。 什么是附加内力，在讨论构件的强度等问题时，常将附加内力简称为______。 外力越大，则构件的内力越_____。 当内力达到一定数值时，构件就会被_____。 结构的强度是指__________________________。 结构的强度和什么因素有关呢？ 内力 大 破坏 结构具有抵抗被外力破坏的能力 结构的强度 【探究1】 1mm、2mm、3mm粗的圆柱形泡沫条，在悬挂相同质量的砝码时，你认为它们的被破坏程度是否相同? 结论1：外力和材料不变的情况下，构件被破坏程度还与它的横截面面积有关。 结构的强度 在内力不变的情况下，构件的横截面面积越大，应力越______，危险性就越______。 σ = N A 内力（N）：当结构构件受到外力的作用时，产生一种抵抗外力与形变的力。 应力（Pa）： 构件单位横截面上所产生的内力 横截面面积（m2） 小 小 结构的强度 【案例分析】建筑物的支柱应力计算 如下图是一混凝土方柱的示意图，支柱横截面为边长L=400mm的正方形，支柱顶受轴向压力P=45kN，支柱重力G=22kN，求支柱的底截面l-l上的应力。 解：P+G-N=0 N=P+G=45kN+22kN=67000N σ= = =418750Pa≈0.419MPa N A 67000N 0.4m×0.4m 结构的强度 【探究2】用手挤压纸杯，纸杯会变形，而用同样的力挤压不锈钢杯，不锈钢杯的外形则无明显变化。 结论2：结构的强度与其所用的材料有关。 结构的强度 3块长方形塑料机片叠放在一起 3块长方形塑料 机片粘成三棱柱 结论3：结构的强度与构件的 ________有关 形状 【探究3】 结构的强度 工形横梁 由于这些型材在相同结构强度的情况下，具有用料少、质量小的优点而被广泛应用。 工形横梁被广泛应用于建筑工程中，构成建筑物的骨架 结构的强度 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 结构的强度 抗拉效果好 抗 压 抗 拉效果都 行 构件材料的形状不同，其承受力的情况也不同 结构的强度 影响结构强度的主要因素 结构的形状 材料的横截面面积 结构的材料 三大因素 其它 σ = N A 三、结构的连接 (一) 定义：结构连接就是通过一定的方式把两件或两件以上的物体连在一起。 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。 构件连接处的强度是影响整个结构强度和稳定性的重要因素，而构件连接处的强度取决于它的连接方式、连接技术和连接处的牢固程度。 三、结构的连接 （二）常见的连接方式 螺栓连接、胶接、绳系（jì）、焊接、铆接等。 1、榫卯连接 三、结构的连接 行动：请连线匹配常见的连接方式 焊接 铆[mǎo]接 铰接 螺栓连接 胶接 三、结构的连接 （三）构件的结点 构件间的连接区结点有以下两种 1.铰结点 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、销接等 2、刚结点 被连接的构件在连接处既不能相对移动，又不能相对转动。 具体有胶接、焊接等 巩固练习 1.如图所示为一款简易笔记本电脑桌，其两侧支撑脚可向内折叠，现对该电脑桌进行测试和分析，请回答。 该折叠桌支撑脚与桌板之间的连接方式属于（ ） A 、铰连接 B、刚连接 A 四、结构的稳定性和强度试验 1、 为了测试笔记本电脑桌的性能，必须对电脑桌进行技术试验，以下试验中合理的是（ ） A.将电脑桌从一定的高度平抛下去，观察各部分连接是否牢固 B.在电脑桌上放置100KG的重物，测试它的承重能力 C.将电脑桌升到最高，再放置比较重的书本若干,用手摇晃测试电脑桌是否稳定 D.用锉刀锉削电脑桌桌面，测试其耐磨性 C 课堂小结 1、结构的稳定性 结构在荷载的作用下维持其原有平衡形式的能力。 2、影响结构稳定性的因素 （1）几何形状；（2）支撑面积的大小；（3）重心位置。 3、结构的强度 构件具有抵抗被外力破坏的能力，这种能力称作强度。 4、影响结构强度的因素 （1）材料横截面面积大小 （2）材料 （3 ) 构件的形状。 5、结构的连接 （1）榫卯；（2）铰接；（3）螺栓连接；（4）胶接；（5）绳系；（6）焊接；（7）铆接。 结构设计 第三节 45 结构设计的一般过程 阅读课本28页案例“防烫锅盖扳手的发明”，思考结构设计的一般过程。 收集信息 设计分析 方案构思（草图） 方案呈现 方案筛选 发现与明确问题 制订设计 方案 制作模型和原型 测试、评估与优化 交流与评价 了解桥梁结构类型 桥梁类型： 梁架桥 拱架桥 悬索桥 钢索斜拉桥 设计目的：防止桥过度弯曲变形 了解桥梁结构类型 梁桥 拱桥 悬索桥 斜拉桥 3 2 4 5 7 6 8 1 请同学们对下列图片进行分类 4，5 2，8 1，7 3，6 典型结构的欣赏 第四节 49 结构功能、稳固耐用、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。 文化寓意与传达，公众认可的美学原则，反映的时代、民族、习俗方面的特征，结构的个性特征等。 文化角度 技术角度 赵州桥的“三绝” 单孔长跨 圆弧拱 敞肩拱 增加桥梁的稳固性，保证了大桥的安全性，方便了车辆、行人通行。 演示完毕感谢观看 EDUCATION 52 Lavf58.20.100 $