技术与设计技术与设计21技技术术与与设设计计第一单元第一单元 结构与设计结构与设计第四单元第四单元 控制与设计控制与设计第三单元第三单元 系统与设计系统与设计第二单元第二单元 流程与设计流程与设计常见结构的认识常见结构的认识闭环控制系统的干扰与反馈闭环控制系统的干扰与反馈控制系统的设计与实施控制系统的设计与实施控制系统的工作过程与方式控制系统的工作过程与方式控制的手段与应用控制的手段与应用系统的结构系统的结构系统的分析系统的分析系统的设计系统的设计经典结构的欣赏经典结构的欣赏生活和生产的流程生活和生产的流程流程的设计流程的设计流程的优化流程的优化稳固结构的探析稳固结构的探析简单结构的设计简单结构的设计2第一单元第一单元结构与设计结构与设计常见结构的认识常见结构的认识3一、无处不在的结构一、无处不在的结构自然界中自然界中蜂巢由一个个排列整齐的六棱蜂巢由一个个排列整齐的六棱柱形小蜂房组成，每个小蜂房柱形小蜂房组成，每个小蜂房的底部由的底部由3个相同的菱形组成，个相同的菱形组成，这些结构与近代数学家精确计这些结构与近代数学家精确计算出来的算出来的菱形钝角菱形钝角109。28，锐角，锐角70。32完全相同，完全相同，是是最节省材料的结构，且容量最节省材料的结构，且容量大、极坚固大、极坚固，令许多专家赞叹，令许多专家赞叹不止。不止。蜂窝蜂窝4雪雪 花花自然界中自然界中雪花的形状极多雪花的形状极多,而且十分美丽而且十分美丽.如如果把雪花放在放大镜下果把雪花放在放大镜下,可以发现可以发现每片每片雪花都是一幅极其精美的图案雪花都是一幅极其精美的图案,连许多连许多艺术家都赞叹不止艺术家都赞叹不止5 苍耳子苍耳子自然界中自然界中 苍耳为一年生草本植物，其果实苍耳子呈纺锤彤或卵圆形，表面黄棕色或黄绿色，全体有钩刺，顶端有2枚较粗的刺，分离或相连，基部有果梗痕。质硬而韧，横切面中央有纵隔膜，2室，各有1枚瘦果。其常生长于平原、丘陵、低山、荒野路边、田边。 6松鼠个头不大，整个身长大概也只有1826厘米，身体和四肢都是细长的，显得体态修长、轻盈灵巧。而拖在身后的大尾巴却又长又粗大，长度达到身长的三分之二以上，尾巴上的毛也比身上的毛长许多，且浓密蓬松，又时常朝向背部反卷着，像一个参照物似的，衬托松鼠愈发娇小可爱。松鼠常年生活在树上，跳来跳去如履平地，如此活跃的松鼠为什么不会摔到树下呢？这有很大一部分要归功于它的大尾巴了。自然界中自然界中7斗拱斗拱各种各样的结构人类创造厨房厨房8桥赵州桥赵州桥杭州湾跨海大桥杭州湾跨海大桥各种各样的结构人类创造910根据不同事物的结构，给根据不同事物的结构，给“结结构构”归纳出一个总的表述归纳出一个总的表述：“结构是指事物各个组成部分之结构是指事物各个组成部分之间的有序搭配和排列间的有序搭配和排列”。11结构内部是一种有序的搭配，实践证明结构内部是一种有序的搭配，实践证明只有那种合理的结构才能较长时间地存只有那种合理的结构才能较长时间地存在。在。阅读阅读P4魁北远大桥的坍塌魁北远大桥的坍塌12魁北克大桥魁北克大桥13为什么要学习结构为什么要学习结构：1、在人们对系统进行研究时，进一步发、在人们对系统进行研究时，进一步发现了现了结构和系统的结构和系统的功能功能有着紧密的关系。有着紧密的关系。在自然界，相同的物质，不同的结构，在自然界，相同的物质，不同的结构，表现出不同特性的现象处处可见：表现出不同特性的现象处处可见：14同样是水，有液态、气态、固态；同样是水，有液态、气态、固态；同样是碳，但有最硬的固体金刚石和最软的同样是碳，但有最硬的固体金刚石和最软的固体石墨存在；固体石墨存在；用同样的制作材料，做出来的结构不同的小用同样的制作材料，做出来的结构不同的小凳，就会有不同的特性，有的稳定，有的就不凳，就会有不同的特性，有的稳定，有的就不稳定。稳定。15同样的三根棍，首尾相连，就成了武术器械同样的三根棍，首尾相连，就成了武术器械“三节棍三节棍”，如，如将三根棍的一端连在一起就变成了可用来照相和测量的将三根棍的一端连在一起就变成了可用来照相和测量的“三角架三角架”。162、学习结构有助于人类制造出更多有用、学习结构有助于人类制造出更多有用的产品的产品（阅读（阅读P3案例）案例）苍耳子与尼龙搭扣苍耳子与尼龙搭扣鸟与飞机鸟与飞机鹰眼与导弹跟踪系统鹰眼与导弹跟踪系统17二、结构与力二、结构与力从力学角度来说，结构是指可承受一定力的从力学角度来说，结构是指可承受一定力的从力学角度来说，结构是指可承受一定力的从力学角度来说，结构是指可承受一定力的架构架构架构架构形态形态形态形态，它可以抵抗能引起形状和大小改变的力。，它可以抵抗能引起形状和大小改变的力。，它可以抵抗能引起形状和大小改变的力。，它可以抵抗能引起形状和大小改变的力。 形成结构的事物我们也理解为形成结构的事物我们也理解为构件构件1、基本概念、基本概念 内力：内力：当一个结构受到外力作用时当一个结构受到外力作用时, ,内部各质点内部各质点之间的相互作用会发生改变之间的相互作用会发生改变, , 产生一种抵抗的力产生一种抵抗的力 。 应力：应力：是构件的单位横截面上所产生的内力。是构件的单位横截面上所产生的内力。18 结构基本受力分析结构基本受力分析结构基本受力分析结构基本受力分析轴力（压力、拉力）剪 力（剪切力）轴力就是轴向的力，受力物体会隨着轴向的力伸长或缩短。受剪力的物体，会隨着剪力的方向变形!弯 矩（弯曲力）扭 力（扭转力）弯矩也就是力矩,受到弯矩的东西会两端弯曲。简单来说，早上起床拧干毛巾的力就是扭力. 19弯曲力：作用于物体，使它产弯曲力：作用于物体，使它产生弯曲的力生弯曲的力20剪切力：两个距离很近，大小相等，方剪切力：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向相反，且作用于同一物体上的平行的力21压力：挤压物体的力。压力：挤压物体的力。22拉力：物体所承受的拉拽力。拉力：物体所承受的拉拽力。23扭转力：反方向向物体两端均匀施力，扭转力：反方向向物体两端均匀施力，使物体发生扭转形变的力使物体发生扭转形变的力。241.受拉受拉2.受压受压3.受剪切受剪切4.受扭转受扭转5.弯曲弯曲连线，把左右对应的项目连接起来：连线，把左右对应的项目连接起来：A.作用于物体，使它产生弯作用于物体，使它产生弯曲的力曲的力B.两个距离很近，大小相等，两个距离很近，大小相等，方向相反，且作用于同一物方向相反，且作用于同一物体上的平行力体上的平行力C.挤压物体的力挤压物体的力D.物体所承受的拉力物体所承受的拉力E.反方向向物体两端均匀施反方向向物体两端均匀施力，使物体发生扭转形变的力，使物体发生扭转形变的力力255种受力方式的简单记忆26探究：观察探究：观察右右图图,说明石磨的推杆说明石磨的推杆为什么要用一根为什么要用一根绳子吊起来。绳子吊起来。 探究探究一是保持人在推磨时推一是保持人在推磨时推杆始终在杆始终在平行于地面的平行于地面的平面上运动平面上运动，二是二是承载一些承载一些推杆推杆的重的重量，量，减轻人力强度减轻人力强度。27三、结构的类型三、结构的类型1、实体结构：、实体结构：结构体本身是实心的结构结构体本身是实心的结构长城长城石雕像石雕像28实体结构实体结构锤子砧板特点：外力分布在整个体积中特点：外力分布在整个体积中如实心墙、大坝。如实心墙、大坝。几何特征及受力：几何外形简单，通常几何特征及受力：几何外形简单，通常有杆（柱）、板、体等之分。有杆（柱）、板、体等之分。292、框架结构：由细长的构件组成的结构、框架结构：由细长的构件组成的结构埃菲尔铁塔建筑桁架建筑桁架30书桌椅书柜框架结构框架结构31组成：由梁、柱、杆、管等组成，组成：由梁、柱、杆、管等组成，也有用板件组成的。这里的杆或板，也有用板件组成的。这里的杆或板，可以是实心的，也可以是管材。可以是实心的，也可以是管材。几何特征及受力：几何特征及受力：几何外形较为复几何外形较为复杂，其特点是杂，其特点是支撑空间而不充满空间支撑空间而不充满空间，能承受垂直和水平荷载。依据功能和能承受垂直和水平荷载。依据功能和使用条件的不同，可以设置成不同框使用条件的不同，可以设置成不同框架的组合架的组合323、壳体结构：、壳体结构：结构体的部分或全部由外壳包围而成结构体的部分或全部由外壳包围而成3334壳形结构壳形结构中国国家大剧院帐篷35壳形结构的受力特点 壳形结构通过壳形来传递力和承受荷载，特别是当顶部受到压力时，它能将力均匀扩散到壳表面。36组合结构组合结构在日常生活中我们常见的结在日常生活中我们常见的结构大部分都是组合结构，如：构大部分都是组合结构，如：大坝都是拱形和实心结构的组大坝都是拱形和实心结构的组合体；圆顶大厦的顶部都是框合体；圆顶大厦的顶部都是框架结构和壳体结构的组合（又架结构和壳体结构的组合（又叫球形空间桁架结构）。叫球形空间桁架结构）。37课堂练习秋千的吊索，主要承受秋千的吊索，主要承受（）力；力；桥梁的桥墩，主要承受桥梁的桥墩，主要承受（）力；力；连接齿轮和轴的键，主要承受连接齿轮和轴的键，主要承受（）力；力；汽车方向盘的轴，主要承受汽车方向盘的轴，主要承受（）力；力；单杠的杠体（上面的横杠）在使用时，单杠的杠体（上面的横杠）在使用时，主要受主要受（）力；力；吊扇旋转，吊杆主要受吊扇旋转，吊杆主要受（）力；力；拉拉压压剪切剪切扭转扭转弯曲弯曲扭转和拉扭转和拉38作业：P3 1-13P5 1-739