高中通用技術(shù) 第一單元《結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)》第一節(jié)-常見結(jié)構(gòu)的認(rèn)識課件 蘇教版必修2

載人航天成功,實(shí)現(xiàn)千年邀游太空夢;長江三峽順利截流發(fā)電,高峽出平湖;

水稻育種結(jié)碩果,世界領(lǐng)先……

技術(shù)與設(shè)計(jì)1我們學(xué)習(xí)了設(shè)計(jì)的基本知識，熟悉了設(shè)計(jì)的一般過程。

通用技術(shù)必修2結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)流程與設(shè)計(jì)系統(tǒng)與設(shè)計(jì)控制與設(shè)計(jì)

四個(gè)主題都是具體的、通用的技術(shù),它們具有典型意義,并與技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)聯(lián)。學(xué)習(xí)這些技術(shù)與設(shè)計(jì)的基本思想和基本方法,將使我們終身受益。同時(shí)也將使我們適應(yīng)新世紀(jì)的科技發(fā)展、知識經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及社會可持續(xù)發(fā)展的需要,成為有用的人才。第一單元結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)一、常見結(jié)構(gòu)的認(rèn)識二、穩(wěn)固結(jié)構(gòu)的探析三、簡單結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)四、經(jīng)典機(jī)構(gòu)的欣賞

第一節(jié)常見結(jié)構(gòu)的認(rèn)識第一單元結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)

認(rèn)識結(jié)構(gòu)，分析影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和強(qiáng)度的主要因素，將使我們理性的觀察和對待世間奇妙的結(jié)構(gòu)現(xiàn)象，將使我們學(xué)會進(jìn)行簡單的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。說到結(jié)構(gòu)，我們知道任何一件事物都有自己的結(jié)構(gòu)，大的我們可以看見的椅子，課桌，他們有自己的結(jié)構(gòu)。小的到我們化學(xué)中學(xué)習(xí)的分子也有自己的結(jié)構(gòu)?？梢娨患挛镏灰嬖?，那它就一定會有自己結(jié)構(gòu)。所以我們說結(jié)構(gòu)無處不在。1、無處不在的結(jié)構(gòu)：A、同樣是水，有液態(tài)、氣態(tài)、固態(tài)；B、同樣是碳，但有最硬的固體金剛石和最軟的固體石墨存在；C、化學(xué)有機(jī)物結(jié)構(gòu)不同性質(zhì)不同（色素）；D、同樣的六個(gè)字“這個(gè)人表現(xiàn)好”“這個(gè)人好表現(xiàn)”，但因排列不同，就形成了一褒一貶；E、用同樣的材料，做出的結(jié)構(gòu)不同的小板凳就會有不同的特性，有的穩(wěn)，有的不穩(wěn)；F、各種材料組成結(jié)構(gòu)可以使“死的”材料變成“活的”機(jī)器。如：發(fā)動(dòng)機(jī)、電子計(jì)算機(jī)、機(jī)器人、飛機(jī)、火箭……在自然界，相同的物質(zhì)，不同的結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出不同特性的現(xiàn)象處處可見。

世界上任何事物都存在結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)多種多樣且決定著事物存在的性質(zhì)。雪花蜂窩1)自然界中的結(jié)構(gòu)。黃土高原海洋貝動(dòng)物的身體器官蜘蛛網(wǎng)（1）觀察分析結(jié)構(gòu)圖。使用最少的材料制作盡可能寬敞的空間，不會出現(xiàn)縫隙，空間使用效率最好。蜂巢：

這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在哪里？

任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)都能找到一條可通過的路徑。

這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在哪里？蜘蛛網(wǎng)：（2）結(jié)構(gòu)概念：

結(jié)構(gòu)是指事物的各個(gè)組成部分之間的有序搭配和排列。

結(jié)構(gòu)的各組成部分，通常稱為構(gòu)件。例：人體結(jié)構(gòu)，分子結(jié)構(gòu)，階級結(jié)構(gòu)，文章的結(jié)構(gòu)，汽車結(jié)構(gòu)，桌子結(jié)構(gòu)，地球結(jié)構(gòu)等。

你是怎樣理解“結(jié)構(gòu)是指事物的各個(gè)組成部分之間的有序搭配和排列”，“結(jié)構(gòu)多種多樣且決定著事物存在的性質(zhì)”的？關(guān)鍵詞：有序

搭配人的染色體有X染色體、Y染色體之分，X染色體、Y染色體不同的搭配和排列，決定這個(gè)人是男人還是女人。啟發(fā)：你能否舉例說明事物的各個(gè)組成部分之間的搭配和排列改變了，事物的性質(zhì)也發(fā)生了改變。舉例說出身邊常見事物的結(jié)構(gòu)：課桌、圓珠筆、課本、水杯、粉筆盒、書包等。

形形色色的結(jié)構(gòu)能給人以美的享受，給人創(chuàng)造的靈感和啟示。人們將其成果應(yīng)用到技術(shù)領(lǐng)域,更好地服務(wù)于人類。

螞蟻力量非凡的嘴巴給了科學(xué)家們發(fā)明推進(jìn)體系的微型機(jī)器人的靈感，美國伊利諾大學(xué)香檳分校的生態(tài)學(xué)家兼昆蟲學(xué)家安德魯·蘇雷茲他告訴《生命科學(xué)》雜志：“如用于營救工作的機(jī)器人?！?3）閱讀案例：蒼耳子與尼龍搭扣;鳥與飛機(jī);鷹眼與導(dǎo)彈跟蹤系統(tǒng)。蒼耳子與尼龍搭扣;鳥與飛機(jī);鷹眼與導(dǎo)彈跟蹤系統(tǒng)。問：為什么鷹可以在幾千米的高空準(zhǔn)確無誤地辨別地面上的動(dòng)物？

鷹可以在幾千米的高空準(zhǔn)確無誤地辨別地面上的動(dòng)物,這是因?yàn)樗难鄄拷Y(jié)構(gòu)比較特殊。人類每只眼睛的視網(wǎng)膜上都有一個(gè)凹槽,叫做中央凹。而老鷹眼中的中央凹卻有兩個(gè),這兩個(gè)中央凹的作用不同,其中一個(gè)專門用于接收來自鷹頭側(cè)面物體的像,另一個(gè)用于接收來自鷹頭前方物體的像。這樣,老鷹的視覺范圍就寬多了,能兼顧前方和側(cè)面。問：將來運(yùn)用技術(shù)手段在人的視網(wǎng)膜造出兩個(gè)凹槽,有這種可能嗎？問：除了根據(jù)鷹眼的結(jié)構(gòu),人們正在研制“鷹眼”導(dǎo)彈系統(tǒng)以外，你還受到哪些啟發(fā)？問：如果在人類的視網(wǎng)膜上象鷹一樣有兩個(gè)凹槽，世界將會如何變化？

根據(jù)鷹眼的結(jié)構(gòu),人們正在研制“鷹眼”導(dǎo)彈系統(tǒng)。這種導(dǎo)彈系統(tǒng)能自動(dòng)尋找、識別目標(biāo)并跟蹤攻擊。

看來我們?nèi)祟惡枚嗟胤讲蝗鐒?dòng)物,不能象鳥一樣在空中自由飛翔,不能象魚一樣在水中歡快游蕩,奔跑速度不如狗，打斗力氣不如虎。人類憑什么能成為動(dòng)物界的統(tǒng)治者呢?

憑大腦,憑學(xué)習(xí),人類把幾千年知識在幾年十幾年中繼承過來并在原來的基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新，現(xiàn)在進(jìn)入知識經(jīng)濟(jì)時(shí)代，人類知識總量幾年就要翻一番。

人與人之間有競爭,而且可能很激烈，能否立于不敗之地,在于不斷學(xué)習(xí)。馬上行動(dòng)生產(chǎn)生活中還有那些產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)是受到自然界事物結(jié)構(gòu)的啟發(fā)而產(chǎn)生？船槳（魚鰭）人工冷光（螢火蟲）風(fēng)箏（鷹）鋸（螳螂臂或鋸齒草）車輪（隨風(fēng)旋轉(zhuǎn)地飛蓬草）潛水艇（海豚）聲納（蝙蝠）潛水用的腳蹼（鴨子）潛水艇的流線型設(shè)計(jì)（魚類）結(jié)構(gòu)不合理就會產(chǎn)生什么后果？2)技術(shù)領(lǐng)域中的結(jié)構(gòu)：魁北克大橋的坍塌。[思考]：大橋坍塌的原因是什么？

擅自改變橋的結(jié)構(gòu)。1907年，加拿大魁北克附近的圣勞倫斯河上落成了全球最長的拱橋。該橋采用了比較新穎的懸臂構(gòu)造，這樣的結(jié)構(gòu)非常流行。盡管只比蘇格蘭愛丁堡福斯河上非常成功的懸臂大橋稍長一點(diǎn)，但魁北克大橋存在設(shè)計(jì)問題，還未完工就坍塌了。目前，鋼索斜拉橋的技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)達(dá)到了極限，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超乎了設(shè)計(jì)者們最初的想象。斜拉構(gòu)造的普遍成功讓這種橋型幾乎無處不在。于是，橋面長度的日益增長已經(jīng)步入了曾導(dǎo)致事故的做法后塵。鋼索斜拉橋重大事故是否會很快出現(xiàn)，還是會出現(xiàn)在歷史提示的2030年，這并不取決于計(jì)算機(jī)分析，而是取決于橋梁工程師是否了解過去的歷史，并下定決心避免事故的重演。今天，所有畢業(yè)于加拿大各大學(xué)的工程師們都帶有一個(gè)鐵指環(huán)，這些鐵指環(huán)曾經(jīng)是由取之于那座坍塌的魁北克大橋的金屬制成的（現(xiàn)在的指環(huán)由不銹鋼制造）。它們時(shí)刻提醒工程師們，要具有高度的責(zé)任感去設(shè)計(jì)安全、牢固和有用的結(jié)構(gòu)。

事物的結(jié)構(gòu)影響著事物的性能和功能，合理的結(jié)構(gòu)是事物存在和發(fā)展的基礎(chǔ)，卓越的結(jié)構(gòu)是設(shè)計(jì)者和制造者長期的追求。3)社會領(lǐng)域中的結(jié)構(gòu)：在社會領(lǐng)域,也普遍存在著結(jié)構(gòu)現(xiàn)象。

一篇文章的內(nèi)容結(jié)構(gòu)影響文章的表達(dá)與質(zhì)量,一家企業(yè)、社區(qū)、公司的人員、國家的結(jié)構(gòu)關(guān)乎企業(yè)的運(yùn)行與效率。社會領(lǐng)域：[馬上行動(dòng)]：

請分別列舉自然界、技術(shù)領(lǐng)域、社會領(lǐng)域給你印象較深的有關(guān)結(jié)構(gòu)的事例？自然界：技術(shù)領(lǐng)域：天體結(jié)構(gòu)、地球的結(jié)構(gòu)、植物的結(jié)構(gòu)、動(dòng)物的結(jié)構(gòu)…汽車的結(jié)構(gòu)、微機(jī)的結(jié)構(gòu)、電腦主板的結(jié)構(gòu)、數(shù)字控床的結(jié)構(gòu)…教育管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、通用技術(shù)的學(xué)科結(jié)構(gòu)、課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)、文化、經(jīng)濟(jì)格局等。2.結(jié)構(gòu)與力

從力學(xué)角度來說，結(jié)構(gòu)是指可承受一定力的架構(gòu)形態(tài)，它可以抵抗能引起形狀和大小改變的力。

一個(gè)較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)由許多不同的部分組成，這些組成部分通常稱為構(gòu)件。車輪-輻條、輪胎、車圈、氣門等。分析討論自行車的組成構(gòu)件：自行車車架、車把、傳動(dòng)、座鞍、車輪等。

當(dāng)一個(gè)結(jié)構(gòu)受到外力作用時(shí),內(nèi)部各質(zhì)點(diǎn)之間的相互作用會發(fā)生改變,產(chǎn)生一種抵抗的力,稱為內(nèi)力。

應(yīng)力是構(gòu)件的單位橫截面上所產(chǎn)生的內(nèi)力，當(dāng)應(yīng)力達(dá)到某一極限值時(shí),結(jié)構(gòu)就會遭到破壞。用公式表示應(yīng)力為σ=F/s,其中,F是內(nèi)力,S是受力面積,σ是應(yīng)力。

生活中常見的結(jié)構(gòu)都能抵抗來自外界的各種作用力和自身重力。例如:自行車承受人和所載物體的壓力及自行車自身的重力；橋墩承受自身重力及負(fù)荷的壓力、大風(fēng)的作用力等其它外力。例如:橋墩

討論分析生產(chǎn)、生活中常見結(jié)構(gòu)，要抵抗來自外界力的作用情況：硬紙包裝箱：建筑物的窗戶：課桌：自身重力、墻體的壓力、風(fēng)力、外來撞擊力…自身的重力、手臂的壓力、桌山個(gè)物體的壓力、推拉力、地面對其的支撐力…箱內(nèi)物體的重力、箱內(nèi)物體向外的擠壓力、自身的重力、外界壓力、所裝載貨物的壓力…構(gòu)件的受力形式多種多樣，基本受力形式：拉力（壓力）、壓力、剪切力、扭轉(zhuǎn)力和彎曲力。受力形式概念受力形式拉力物體所承受的拉拽力結(jié)構(gòu)承受拉伸時(shí)，作用在結(jié)構(gòu)（經(jīng)常稱為拉桿）上的力是一對方向相反，作用線與拉桿軸線重合的集中力，方向背離桿的底面。其受力實(shí)例是吊車的吊繩。壓力擠壓物體的力結(jié)構(gòu)承受壓縮時(shí)，作用在結(jié)構(gòu)（習(xí)慣上稱為壓桿）上的力是一對方向相反，作用線與壓桿軸線重合的集中力，方向指向桿的底面。如液壓機(jī)的頂桿工作時(shí)就是受壓。剪切力兩個(gè)距離很近,大小相等,方向相反,且作用于同一物體上的平行力結(jié)構(gòu)在受剪切時(shí)，結(jié)構(gòu)所承受的力是分別作用在構(gòu)件相對的兩個(gè)面上，方向相反，作用線錯(cuò)開微小距離的兩個(gè)平行力。連接剪刀兩個(gè)部分的銷釘在剪刀工作時(shí)就是承受的剪切力，其受力模型如圖。扭轉(zhuǎn)力反方向向物體兩端均勻施力,使物體發(fā)生扭轉(zhuǎn)形變的力承受扭轉(zhuǎn)的構(gòu)件一般都稱為軸。它承受的外力是一對作用在軸兩端面內(nèi)，轉(zhuǎn)向相反的力偶矩。彎曲力作用于物體,使它產(chǎn)生彎曲的力承受彎曲載荷的構(gòu)件，一般稱為梁。梁在承受彎曲時(shí)，受力情況比較復(fù)雜，其中一種載荷叫做彎矩。它是作用在過梁的軸線且與橫截面垂直的平面內(nèi)的力偶矩。其作用力是使梁產(chǎn)生彎曲變形。案例分析P006：人坐在椅子上,椅面受到的力；馬上行動(dòng)p007：行人和車輛通行的橋面受到的力。探究：觀察右圖,說明石磨的推桿為什么要用一根繩子吊起來?進(jìn)一步挖掘：

石磨在推動(dòng)過程中，繩子在空間的軌跡是一個(gè)什么圖形？一是保持人在推磨時(shí)推桿始終在平行于地面的平面上運(yùn)動(dòng)，改變了人推磨時(shí)的用力方向，只需前推與后拉，使推磨更輕松；二是防止推桿彎曲變形，可以承載一些推桿的重力。小實(shí)驗(yàn)：做“紙板承受壓力試驗(yàn)”p008：比較不同形狀的紙板承受壓力的大小?；卮饐栴}：1）哪種情況下紙板的抗壓能力最強(qiáng)?2）舉例說明這一結(jié)論在實(shí)際應(yīng)用中有什么意義。3）如果把紙板折成瓦楞狀,試驗(yàn)結(jié)果會發(fā)生什么變化?

事物結(jié)構(gòu)合理性的基礎(chǔ)是能夠抵抗來自外界的各種作用力和自身重力的影響。討論:

技術(shù)學(xué)科對力的分析與物理學(xué)科受力分析的區(qū)別？物理學(xué)科：

分析物體受到的外力的作用，力作用下物體的外部形狀和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變及其所遵循的規(guī)律。技術(shù)學(xué)科：

分析物體受到外力作用后，對物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響或要求及其規(guī)律。3.結(jié)構(gòu)的類型：實(shí)體結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、殼體結(jié)構(gòu)。1）實(shí)體結(jié)構(gòu)：是指結(jié)構(gòu)體本身是實(shí)心的結(jié)構(gòu)。受力特點(diǎn)：外力分布在整個(gè)體積中。實(shí)體結(jié)構(gòu)可以連續(xù)傳遞載荷，適于承受壓力。案例分析：三峽大壩、廚房中的菜板子、實(shí)心墻、水庫的大壩、古代的城墻、柱子、實(shí)心球等。2）框架結(jié)構(gòu)：是指結(jié)構(gòu)體由細(xì)長的構(gòu)件組成的結(jié)構(gòu)。受力特點(diǎn)：支撐空間而不充滿空間，能承受垂直和水平荷載。框架結(jié)構(gòu)是由桿件或板件連接而成的，構(gòu)件可以是空心，也可以是實(shí)心；可以是平面框架，也可以是空間框架。由于這種結(jié)構(gòu)用料少，可以承受多種載荷，因此用得很廣泛。案例

：窗戶、畫框、房子、竹排、教室的門窗常用木框架，蔬菜大棚的棚體、建筑用腳手架、自行車、艾菲爾鐵塔、桌子、板凳、書櫥、輸電鐵塔。3）殼體結(jié)構(gòu)：通常是指層狀的結(jié)構(gòu)。殼體結(jié)構(gòu)是用薄壁殼狀構(gòu)件來替代空間框架而形成的一種空間結(jié)構(gòu)。由于它可以將作用在其上的集中橫向載荷分散為沿殼體的壓力。因此在場館建設(shè)中用得很多。受力特點(diǎn)：外力作用在結(jié)構(gòu)體的表面上，由弧面整體分擔(dān)承受，抵抗變形。[案例分析]：

頭盔，汽車飛機(jī)外殼、飲水杯、文具盒、裝甲