技术与设计技术与设计2结构与设计结构与设计流程与设计流程与设计系统与设计系统与设计控制与设计控制与设计 四个主题都是专题性技术设计四个主题都是专题性技术设计, 它它们具有典型意义们具有典型意义, 并与技术的发展密切并与技术的发展密切相关联。学习这些技术与设计的基本相关联。学习这些技术与设计的基本思想和基本方法思想和基本方法, 将使我们终身受益。将使我们终身受益。2021/6/1612021/6/162是由于金刚石和石墨里的碳原子是由于金刚石和石墨里的碳原子的排列结构不同而引起的的排列结构不同而引起的2021/6/1632021/6/1641 、无处不在的结构无处不在的结构 结构结构(structure) 是指事物的各个组成部分是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列。之间的有序搭配和排列。自然界：自然界：技术领域技术领域:社会领域社会领域:2021/6/165 自然界形形色色的结构给自然界形形色色的结构给了人们无穷的创造灵感和启示。了人们无穷的创造灵感和启示。 世界上任何事物都存在世界上任何事物都存在结构结构,结构多种多样且决结构多种多样且决定着事物存在的性质。定着事物存在的性质。2021/6/166【思考】【思考】1、为什么要研究结构？、为什么要研究结构？2、生产生活中还有哪些产品的结构是受、生产生活中还有哪些产品的结构是受到自然界事物结构的启发而产生的？到自然界事物结构的启发而产生的？3、我们人类好多地方不如动物、我们人类好多地方不如动物,不能象鸟不能象鸟一样在空中自由飞翔一样在空中自由飞翔,不能象鱼一样在水不能象鱼一样在水中欢快游荡中欢快游荡,奔跑速度不如狗，打斗力气奔跑速度不如狗，打斗力气不如虎。人类凭什么能成为动物界的统不如虎。人类凭什么能成为动物界的统治者呢治者呢? 2021/6/167科罗拉多大峡谷科罗拉多大峡谷 2021/6/1682021/6/1692021/6/16102021/6/16112021/6/16122021/6/16132021/6/16142021/6/1615恐龙骨骼恐龙骨骼2021/6/16162021/6/1617承载遗承载遗传信息传信息的的DNA双螺旋双螺旋结构结构众多碱基对的排众多碱基对的排列列,决定了各种生决定了各种生物的特性。物的特性。2021/6/1618希腊帕特农神庙（又称雅典娜神庙）2021/6/16192021/6/16202021/6/16212021/6/16222021/6/16232021/6/1624悉尼歌剧院悉尼歌剧院罗浮宫罗浮宫2021/6/1625案例分析案例分析P0032021/6/1626自然界结构给人的启示自然界结构给人的启示蜂窝纸板蜂窝纸板2021/6/1627社会领域也存在结构现象社会领域也存在结构现象一篇文章一篇文章企业企业家庭结构家庭结构班级结构班级结构2021/6/1628合理的结构是事物存在的基础，合理的结构是事物存在的基础，卓越的结构是设计者和制造者卓越的结构是设计者和制造者的重要追求。的重要追求。2021/6/1629魁北克大桥的坍塌魁北克大桥的坍塌阅读阅读结论结论: :结构影响着它们的性质和功能结构影响着它们的性质和功能, ,结构方面存在的一个小问题也许就会结构方面存在的一个小问题也许就会导致重大事故的发生导致重大事故的发生。思考：思考：大桥坍塌的原因是什么大桥坍塌的原因是什么？擅自改变桥的结构。擅自改变桥的结构。2021/6/1630归纳归纳从自然界、技术领域、从自然界、技术领域、社会领域三个层面逐步社会领域三个层面逐步深入地认识结构深入地认识结构 。它们。它们的共同点是：的共同点是：（1 1）各自都有组成部分）各自都有组成部分（2 2）是有序的搭配和排）是有序的搭配和排列列2021/6/1631 生活中常见的结构都要承受一定力的作用。生活中常见的结构都要承受一定力的作用。那么结构与力有什么关系呢？那么结构与力有什么关系呢？ 2 结构与力结构与力2021/6/1632桥梁结构受力桥梁结构受力2021/6/1633通过分析椅子和桥的共同之处：通过分析椅子和桥的共同之处：（1）这些结构都具有一定的形状）这些结构都具有一定的形状（2）都需要承受外力的作用）都需要承受外力的作用（3）在一定范围内都具有抵抗其形状和大）在一定范围内都具有抵抗其形状和大小改变的能力。小改变的能力。 从力学角度来说从力学角度来说, 结构是指可结构是指可承受一定力的承受一定力的架构形态架构形态, 它可以抵它可以抵抗能引起形状和大小改变的力。抗能引起形状和大小改变的力。 生活中很多结构在一定外力作用下就会遭到破坏生活中很多结构在一定外力作用下就会遭到破坏 2021/6/1634马上行动马上行动指出下例结构可以抵抗来自外界指出下例结构可以抵抗来自外界那些方面的作用力。那些方面的作用力。建筑物的窗户建筑物的窗户餐餐桌桌建筑物的窗户建筑物的窗户餐桌餐桌硬纸包装箱硬纸包装箱墙体的正向与侧向压力、风的墙体的正向与侧向压力、风的作用力、自身重力等作用力、自身重力等桌面物体的压力，自身重力等桌面物体的压力，自身重力等箱内物体的重力、挤压力、自箱内物体的重力、挤压力、自身重力等身重力等2021/6/1635构件的受力形式构件的受力形式当我们知道了结构与力的关系后，还需要进一步了解当我们知道了结构与力的关系后，还需要进一步了解作用在结构或构件上的各种力。也就是构件的基本受作用在结构或构件上的各种力。也就是构件的基本受力形式。力形式。2021/6/1636拉拉 力力 物体所承受的拉拽力物体所承受的拉拽力 压压 力力 挤压物体的力挤压物体的力 剪切力剪切力 两个距离很近两个距离很近 ,大小相等大小相等,方向相反方向相反,且作用于同一物体上的平行力且作用于同一物体上的平行力 扭转力扭转力 反方向向物体两端均匀施力反方向向物体两端均匀施力 ,使物体使物体发生扭转形变的力发生扭转形变的力 弯曲力弯曲力 作用于物体作用于物体 ,使它产生弯曲的力使它产生弯曲的力 马上行动马上行动P0052021/6/1637提问提问: :梁只是由混凝土材料构成的吗梁只是由混凝土材料构成的吗? ?一般的物体都受到多种力的同时作用一般的物体都受到多种力的同时作用2021/6/1638探究活动探究活动 要在教室的墙壁上悬挂一盆吊兰，要在教室的墙壁上悬挂一盆吊兰，请同学们设计一个悬挂吊兰的支架。请同学们设计一个悬挂吊兰的支架。2021/6/16392021/6/1640物理学物理学与通用技术研究力的角度不同与通用技术研究力的角度不同,物理物理学往往研究外力学往往研究外力,把物体当把物体当质点质点,哪怕是地哪怕是地球球,在研究它绕太阳转动时在研究它绕太阳转动时,仍把它当作质仍把它当作质点。点。而而技术学技术学则关注一个物体则关注一个物体内部受力内部受力情况。情况。 在分析结构的构件受力过程中，其侧在分析结构的构件受力过程中，其侧重点是重点是力引起结构的形变和破坏力引起结构的形变和破坏，物理中，物理中力学分析的侧重点是力学分析的侧重点是力会改变运动状态力会改变运动状态。因此，在分析受力情况的过程中，不应只因此，在分析受力情况的过程中，不应只注意静态受力与运动状态，而忽视了结构注意静态受力与运动状态，而忽视了结构的形变和破坏。的形变和破坏。2021/6/1641结构受力分析：椅子桥桥2021/6/1642结构与力【马上行动】填空：在上图中，吊兰的支撑架承受，桥墩承受来自桥面、桥上负载的，两端被托住的桥梁受到。拉力拉力压力压力支撑力支撑力2021/6/1643 观察右图观察右图, ,说说明石磨的推杆明石磨的推杆为什么要用绳为什么要用绳子吊起来。子吊起来。 思考与讨论：思考与讨论：答案：答案： 1 1、抵消推杆自身的重力、抵消推杆自身的重力 2 2、保持人在推磨过程时推杆始终在平行、保持人在推磨过程时推杆始终在平行于地面的平面上运动；于地面的平面上运动；3. 是一个是一个“圆锥形圆锥形”轨迹。轨迹。2021/6/1644探究活动探究活动比较不同形状的纸板承受压力的大小比较不同形状的纸板承受压力的大小1、哪种情况下纸、哪种情况下纸板的抗压能力最板的抗压能力最强？强？2 2、还有更好的方、还有更好的方案吗？案吗？ 3. 举例说明这一结论在实举例说明这一结论在实际应用中有什么意义。际应用中有什么意义。 4. 如果把纸板折成瓦楞状如果把纸板折成瓦楞状,试验结果会发生什么变化试验结果会发生什么变化 ?2021/6/16453、结构的分类、结构的分类根据物体结构形态在受力时承受和传递力根据物体结构形态在受力时承受和传递力的方式差别的方式差别实体结构实体结构框架结构框架结构壳体结构壳体结构结结构构2021/6/1646实体结构：实体结构：结构体本身是实心的结构体本身是实心的受力特点：受力特点：外力分布在整个体积外力分布在整个体积中，如中，如实心墙，大坝。实心墙，大坝。2021/6/1647框架结构：框架结构：结构体由细长的构件组成的结构结构体由细长的构件组成的结构受力特点：受力特点：支撑空间而不充满空间。支撑空间而不充满空间。如如铁架铁架塔，建筑用脚手架，厂房的框架。塔，建筑用脚手架，厂房的框架。2021/6/1648壳体结构：壳体结构：通常是指层状的结构通常是指层状的结构受力特点：受力特点：外力作用在结构体的表外力作用在结构体的表面上，面上，如如摩托车手的头盔，飞机的摩托车手的头盔，飞机的外壳，贝壳。外壳，贝壳。2021/6/1649壳体结构试验、鸡蛋试验案例壳体结构试验、鸡蛋试验案例.wmv2021/6/1650请请区区分分结结构构的的类类型型2021/6/1651 自行车也是由若干结构组合而成自行车也是由若干结构组合而成的。其中承重部分是的。其中承重部分是框架结构框架结构，挡泥，挡泥板是板是壳体结构壳体结构，脚踏与链轮之间是，脚踏与链轮之间是传传动结构（属于机械结构）动结构（属于机械结构）等。等。2021/6/1652结构的类型结构的类型【马上行动】【马上行动】物体物体结构构实体体结构构 框架框架结构构 壳体壳体结构构 组合合结构构受力特点受力特点栅栏圆形陶瓷装形陶瓷装饰品品 冰山冰山高高层建筑的穹建筑的穹顶 钢化玻璃化玻璃锅盖盖竹排竹排汽汽车外壳外壳人的人的头盖骨盖骨古古罗马斗斗兽场支撑空间却不充满空间结构体的表面外力分布在整个体积中结构体的表面结构体的表面支撑空间却不充满空间结构体的表面结构体的表面支撑部分空间，分布在部分体积中2021/6/1653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？参考：参考：参考：参考：摩托车手头盔的某一部位受到一个大的摩托车手头盔的某一部位受到一个大的摩托车手头盔的某一部位受到一个大的摩托车手头盔的某一部位受到一个大的撞击力，由于撞击力，由于撞击力，由于撞击力，由于头盔的壳体结构头盔的壳体结构头盔的壳体结构头盔的壳体结构，使得所受力迅速分，使得所受力迅速分，使得所受力迅速分，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，而不是布到其表面，形成整个头盔表面均匀受力，而不是布到其表面，形成整个头盔表面均匀受力，而不是布到其表面，形成整个头盔表面均匀受力，而不是某一点受很大的力某一点受很大的力某一点受很大的力某一点受很大的力当汽车前端发生强烈碰撞时，安全气囊就会瞬当汽车前端发生强烈碰撞时，安全气囊就会瞬当汽车前端发生强烈碰撞时，安全气囊就会瞬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从汽车方向盘内弹出来，垫在方向盘与驾驭者之间从汽车方向盘内弹出来，垫在方向盘与驾驭者之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间，防止驾驭者的头部和胸部撞击到方向盘或仪表间，防止驾驭者的头部和胸部撞击到方向盘或仪表间，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，有些汽板等硬物上。除了驾驭员侧有安全气囊外，有些汽板等硬物上。除了驾驭员侧有安全气囊外，有些汽板等硬物上。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车前排也安装乘客用的安全气囊车前排也安装乘客用的安全气囊车前排也安装乘客用的安全气囊2021/6/1654课堂练习课堂练习一、选择题一、选择题1、下列关于物体结构类型分类错误的、下列关于物体结构类型分类错误的是（是（ ）A.栅栏属于框架结构栅栏属于框架结构 B.大坝属于框架结构大坝属于框架结构C.乌龟外壳属于壳体结构乌龟外壳属于壳体结构D.桥墩属于实体结构桥墩属于实体结构2021/6/16552、澳大利亚悉尼歌剧院是悉尼最著名的、澳大利亚悉尼歌剧院是悉尼最著名的建筑。它建在海滩上，白色的贝壳般的雕建筑。它建在海滩上，白色的贝壳般的雕塑体，像漂浮在空中的散开的花瓣，多年塑体，像漂浮在空中的散开的花瓣，多年来一直令人叹为观止。此建筑的顶部，为来一直令人叹为观止。此建筑的顶部，为比较典型的（比较典型的（ ）A.实体实体 B.壳体壳体 C.框架框架 D.无法判断无法判断3、下了物体中，不属于壳体结构的是（、下了物体中，不属于壳体结构的是（ ）A.鸡蛋鸡蛋 B.油罐油罐 C.自行车自行车 D.摩托车头盔摩托车头盔2021/6/16564、某一结构的受力特点是，外力均匀作用、某一结构的受力特点是，外力均匀作用在结构体的表面，这种结构属于（在结构体的表面，这种结构属于（ ）A.实体结构实体结构 B.框架结构框架结构C.混合结构混合结构 D.壳体结构壳体结构5、用打气筒给自行车打气时，打气筒活塞、用打气筒给自行车打气时，打气筒活塞杆的受力形式是（杆的受力形式是（ ）A.始终为拉力始终为拉力 B.始终为压力始终为压力C.下压时为压力下压时为压力 D.上提时为压力上提时为压力2021/6/16576.我国道路交通安全法对机动车我国道路交通安全法对机动车通行有这样的规定：通行有这样的规定：“摩托车摩托车驾驶人及乘坐人员应当按规定驾驶人及乘坐人员应当按规定带安全头盔。带安全头盔。”安全头盔属于安全头盔属于什么结构（什么结构（ ）A.实体结构实体结构 B.壳形结构壳形结构C.框架结构框架结构 D.独立结构独立结构2021/6/1658二、案例分析：二、案例分析： 右图为某工地右图为某工地现场。请分析该工现场。请分析该工地的脚手架属于什地的脚手架属于什么类型的结构？工么类型的结构？工地上与此结构相同地上与此结构相同的还有哪些实例？的还有哪些实例？此结构的特点是什此结构的特点是什么？么？2021/6/1659 结束语结束语若有不当之处，请指正，谢谢！若有不当之处，请指正，谢谢！