1.1常见结构的认识1

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[马上行动]：
请分别列举自然界、技术领域、社会领域 给你印象较深的有关结构的事例？
自然界：
地球的结构、金刚石的结构、树的 结构 … 北京奥运会主体育场“鸟巢”的结 构… 企业的管理结构…
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技术领域： 汽车的结构、自行车的结构源自文库2008年
社会领域： 教育管理系统的结构、家庭的结构、
二、结构与力
压力
挤压物体的力 两个距离很近 , 大小相等,方 向相反,且作 用于同一物体 上的平行力 反方向向物体两 端均匀施力 , 使物体发生扭 转形变的力 作用于物体 , 使它产生弯曲 的力
剪切力
扭转力
弯曲力
承受弯曲载荷的构件，一般称为梁。梁在承受弯曲时， 受力情况比较复杂，其中一种载荷叫做弯矩。它是 作用在过梁的轴线且与横截面垂直的平面内的力偶 矩。其作用力是使梁产生弯曲变形。
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？2：请连线，把左右对应的项目连接起来： A.作用于物体，使它产生弯 曲的力
1.拉力
2.压力
3.剪切力 4.扭转力 5.弯曲力
B.两个矩离很近，大小相等， 方向相反，且作用于同一物 体上的平行力 C.挤压物体的力
D.物体所承受的拉力
E.反方向向物体两端均匀施 力，使物体发生扭转形变的 力
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1、人坐在椅子上，椅面受到的力有： 人对椅面的压力、椅面自身的重力、 椅子的支架对椅面产生的支持力 2、简易桥梁的受力： 行人和通行车辆对桥面的压力、桥自 身的重力、两端桥墩对桥的支撑力以 及风对桥的力等。
重点：结构与力、结构的类型
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想一想我们身边都有哪些常见的结构？
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1、无处不在的结构：
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结构（Structure）
：是指事物的各个组成部分之间的 有序搭配和排列。
?1：由此概念，你可以想到什么结构？
世界上任何事物都存在结构，结构多 种多样且决定事物存在的性质。
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• 结构设计在日常生活中处 处可见，如在大自然界雀 鸟的羽毛，人类的骨骼结 构，这些都是结构设计应 用的好例子‧
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马上行动 生产生活中还有那些产品的结构是受到自然界 事物结构的启发而产生？
船桨（鱼鳍）
人工冷光（萤火虫） 锯（螳螂臂或锯齿草） 车轮（随风旋转地飞蓬草） 潜水艇（海豚）
声纳（蝙蝠）
潜水用的脚蹼（鸭子） 潜水艇的流线型设计（鱼类） 13
（二）、技术领域的结构
锤子、汽车、 房子、 毛线衣、 潜水艇
练习：P7
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探究：
观察右图,说明石磨的推杆为什么要 用一根绳子吊起来? 一是保持人在推磨时推杆始终在 平行于地面的平面上运动，改变 了人推磨时的用力方向，只需前 推与后拉，使推磨更轻松； 二是防止推杆弯曲变形，可以承 载一些推杆的重力。
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结构力学应用于日常生活中
火车站上盖
古典建筑
书架
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材料形状对结构影响
餐桌：
自身的重力、人的推动力、桌上物体的压力、地面对其的支 撑力 …
硬纸包装箱： 箱内物体的重力、箱内物体向外的挤压力、自身的重 力、外界压力、所装载货物的压力 …
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分析结构的受力情况时，
首先要清楚组成结构的构件受到哪些力的作用；
其次要清楚在这些力的作用下，构件能否安全、可 靠地工作。
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构件的受力形式多种多样，基本受力形式：拉力（压力）、压力、剪切力、扭转力 和弯曲力。
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1、实体结构：如实心墙、大坝等。 受力特点：外力分布在整个体积中。
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2、框架结构：如铁架塔、建筑用脚手架、 厂房的框架等。 受力特点：支撑空间而不充满空间。
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3、壳体结构：如摩托车头盔、飞机外壳、 贝壳等。 受力特点：外力作用在结构体的表面
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物体结构 栅栏 ▲ 圆形陶瓷装饰品 ▲ 冰山 高层建筑的穹顶 ▲ 钢化玻璃锅盖 竹排 ▲ 汽车外壳 人的头盖骨 古罗马斗兽场 ▲
受力形式
拉力
概念
物体所承受的 拉拽力
受力形式
结构承受拉伸时，作用在结构（经常称为拉杆）上的 力是一对方向相反，作用线与拉杆轴线重合的集中 力，方向背离杆的底面。其受力实例是吊车的吊绳。 结构承受压缩时，作用在结构（习惯上称为压杆）上 的力是一对方向相反，作用线与压杆轴线重合的集 中力，方向指向杆的底面。如液压机的顶杆工作时 就是受压。 结构在受剪切时，结构所承受的力是分别作用在构件 相对的两个面上，方向相反，作用线错开微小距离 的两个平行力。连接剪刀两个部分的销钉在剪刀工 作时就是承受的剪切力，其受力模型如图。 承受扭转的构件一般都称为轴。它承受的外力是一对 作用在轴两端面内，转向相反的力偶矩。
实体 框架 壳体 组合 结构 结构 结构 结构
受力 特点
√ √ √ √ √ √ √ √ √
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实际上现代建筑都是由多种基本结构 类型组合而成的，往往整体由框架结 构，地基、柱体等往往是实体结构， 而有的建筑屋顶则是壳体结构。
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小试验：

了解壳体结构的受力情况。
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练习：
当出现交通事故时，摩托车手的头盔是如何避免外 力对头骨的撞击的？汽车的安全气囊又是如何保护 驾驭员的？
生活中常见的结构都能抵抗来自外界 的各种作用力和自身重力。
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例如:自行车 承受人和所载物体的压 力及自行车自身的重力；
例如:桥墩 桥墩承受自身重力及 负荷的压力、大风的作用 力等其它外力。
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讨论分析生产、生活中常见结构，要抵抗来自外界 力的作用情况： 建筑物的窗户：
建筑物墙体的正向和侧向的压力、自身重力、窗框的支撑 力、风力、外来撞击力
从力学角度理解结构概念： 结构是指可承受一定力的架构形式，它可以 抵抗能引起形状和大小改变的力。 构件概念： 一个复杂的结构往往由许多不同的部分组 成，这些组成部分通常称为构件。
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分析讨论自行车的组成构件： 自行车车架、车把、传动、座 鞍、车轮等。
车轮 - 辐条、 轮胎、车圈、 气门等。
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应力概念： 单位横截面上产生的内力。 公式表达： σ=F / S
阅读：魁北克大桥的坍塌
问：魁北克大桥为什么会坍塌？ 擅自改变大桥的结构
事物的结构影响着事物的性能和功能， 合理的结构是事物存在和发展的基础，卓越的 结构是设计者和制造者长期的追求。
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（三）、社会领域的结构
在社会领域,也普遍存在着结构现象。 一 篇文章的内容结构影响文章的表达与质 量, 一家企业、社区、公司的人员、国家 的结构关乎企业的运行与效率。
技术与设计1
我们学习了设计的基本知识，熟悉了设计的一般过程。 技术与设计2


结构与设计 流程与设计 系统与设计 控制与设计
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第一单元 结构与设计
一 、常见结构的认识 二 、稳固结构的探析 三 、 简单结构的设计 四 、经典机构的欣赏
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一、常见结构的认识


了解结构的含义 从力学的角度理解结构的概念和一般分 类 能结合1-2种简单的结构案例，分析结构 是如何承受力的。
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参考：摩托车手头盔的某一部位受到一个大的 撞击力，由于头盔的壳体结构，使得所受力迅 速分布到其表面，形成整个头盔表面均匀受力， 而不是某一点受很大的力…… 当汽车前端发生强烈碰撞时，安全气囊就会瞬 间从汽车方向盘内弹出来，垫在方向盘与驾驭 者之间，防止驾驭者的头部和胸部撞击到方向 盘或仪表板等硬物上。除了驾驭员侧有安全气 囊外，有些汽车前排也安装乘客用的安全气 囊……
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（一）、自然界事物的结构
案例分析： 1、苍耳子与尼龙搭扣 2、鸟与飞机 3、鹰眼与导弹跟踪系统
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问：为什么鹰可以在几千米的高空准确无误地辨 别地面上的动物？ 鹰可以在几千米的高空准确无误地辨别地面上的 动物,这是因为它的眼部结构比较特殊。
人类每只眼睛的视网 膜上都有一个凹槽,叫做 中央凹。而老鹰眼中的中 央凹却有两个, 这两个中 央凹的作用不同, 其中一 个专门用于接收来自鹰头 侧面物体的像, 另一个用 于接收来自鹰头前方物体 的像。这样,老鹰的视觉 范围就宽多了,能兼顾前 方和侧面。
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（1）观察分析结构图。
蜂巢：
这种结构的 优点在哪里？
使用最少的材料制作尽可能宽敞的空间，不会 出现缝隙，空间使用效率最好。
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蜘蛛网： 这种结构的优 点在哪里？
任意两个节点 都能找到一条可通 过的路径。
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结构如：
1、自然界中物体的结构：鸟巢、蜂 窝、蜘蛛网、大树、动物的身体与器 官等；
2、生活中的飞机、汽车、楼房、桥 梁等 →人类创造物体的结构 3、抽象的结构如语文科的小说、诗 词等，人员结构、计算机方面的数据 结构等…… →社会领域中的结构
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不同形状材料对结构 有一定影响。
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书架和椅子
车顶支架
单车车轮 29
盛载食物的胶盒
在面上加上凹凸坑纹， 令结构更坚固。
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三、结构的类型
根据物体结构形态，通常结构可分为三 种：实体结构、框架结构和壳体结构。


实体结构：指结构本身是实心的结构； 框架结构：指结构体由细长的构件组成 的结构； 壳体结构：指层状的结构；