常见结构的认识
常见结构的认识
《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四个主题都是专题性技术设计，它们具有典型意义，与技术的开展密切相关联。学习这些技术与设计的根本思想和根本方法，将使我们终身受益。
你知道吗？金刚石和石墨的物理性质为什么有很大的差别？金刚石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。
无处不在的结构
结构(structure)是指事物的各个组成局部之间的有序搭配和排列。
自然界：技术领域:社会领域:自然界形形色色的结构给了人们无穷的创造灵感和启示。世界上任何事物都存在结构，结构多种多样且决定着事物存在的性质。
【思考】
- 为什么要研究结构？
- 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？
- 我们人类好多地方不如动物，不能象鸟一样在空中自由飞翔，不能象鱼一样在水中欢快游荡，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治者呢?
科罗拉多大峡谷
恐龙骨骼
承载遗传信息的DNA双螺旋结构
众多碱基对的排列，决定了各种生物的特性。
希腊帕特农神庙（又称雅典娜神庙）
悉尼歌剧院
罗浮宫
案例分析P003
自然界结构给人的启示
蜂窝纸板
社会领域也存在结构现象
一篇文章
企业
家庭结构
班级结构……
合理的结构是事物存在的根底，卓越的结构是设计者和制造者的重要追求。
魁北克大桥的坍塌
阅读结论：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导致重大事故的发生。
思考：大桥坍塌的原因是什么？
擅自改变桥的结构。
归纳
从自然界、技术领域、社会领域三个层面逐步深入地认识结构。它们的共同点是：
（1）各自都有组成局部
（2）是有序的搭配和排列
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？
结构与力
桥梁结构受力
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
（2）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小改变的能力。
从力学角度来说，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。生活中很多结构在一定外力作用下就会遭到破坏
马上行动
指出下例结构可以抵抗来自外界那些方面的作用力。
建筑物的窗户
餐桌
建筑物的窗户
餐桌
硬纸包装箱
墙体的正向与侧向压力、风的作用力、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、自身重力等
构件的受力形式
当我们知道了结构与力的关系后，还需要进一步了解作用在结构或构件上的各种力。也就是构件的根本受力形式。
拉力
物体所承受的拉拽力
压力
挤压物体的力
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
弯曲力
作用于物体,使它产生弯曲的力
马上行动P005
提问: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
〖探究活动〗
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。
物理学与通用技术研究力的角度不同,物理学往往研究外力,把物体当质点,哪怕是地球,在研究它绕太阳转动时,仍把它当作质点。而技术学那么关注一个物体内部受力情况。在分析结构的构件受力过程中，其侧重点是力引起结构的形变和破坏，物理中力学分析的侧重点是力会改变运动状态。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，而无视了结构的形变和破坏。
结构受力分析：椅子桥结构与力
【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
。拉力压力支撑力
观察右图,说明石磨的推杆为什么要用绳子吊起来。
思考与讨论：答案：
1、抵消推杆自身的重力
2、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；
3.是一个“圆锥形”轨迹。
〖探究活动〗
比较不同形状的纸板承受压力的大小
1、哪种情况下纸板的抗压能力最强？
2、还有更好的方案吗？
3.举例说明这一结论在实际应用中有什么意义。
4.如果把纸板折成瓦楞状,试验结果会发生什么变化?
结构的分类
根据物体结构形态在受力时承受和传递力的方式差异
实体结构
框架结构
壳体结构
结构
实体结构：结构体本身是实心的
受力特点：外力分布在整个体积中，如实心墙，大坝。
框架结构：结构体由细长的构件组成的结构
受力特点：支撑空间而不充满空间。如铁架塔，建筑用脚手架，厂房的框架。
壳体结构：通常是指层状的结构
受力特点：外力作用在结构体的外表上，如摩托车手的头盔，飞机的外壳，贝壳。
壳体结构试验、鸡蛋试验案例.wmv
请区分结构的类型
自行车也是由假设干结构组合而成的。其中承重局部是框架结构，挡泥板是壳体结构，脚踏与链轮之间是传动结构（属于机械结构）等。
结构的类型
【马上行动】物体结构
实体结构
框架结构
壳体结构
组合结构
受力特点
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
√支撑空间却不充满空间
√结构体的外表
√
√
外力分布在整个体积中
√结构体的外表
√
√
支撑空间却不充满空间
√
√
结构体的外表
√
结构体的外表
√
支撑局部空间，分布在局部体积中
练习：当出现交通事故时，摩托车手的头盔是如何防止外力对头骨的撞击的？汽车的平安气囊又是如何保护驾驭员的？
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外表，形成整个头盔外表均匀受力，而不是某一点受很大的力……
当汽车前端发生强烈碰撞时，平安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。除了驾驭员侧有平安气囊外，有些汽车前排也安装乘客用的平安气囊……
课堂练习
一、选择题
1、以下关于物体结构类型分类错误的选项是（）
A.栅栏属于框架结构
B.大坝属于框架结构
C.乌龟外壳属于壳体结构
D.桥墩属于实体结构
2、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，为比较典型的（）
A.实体
B.壳体
C.框架
D.无法判断
3、下了物体中，不属于壳体结构的是（）
A.鸡蛋
B.油罐
C.自行车
D.摩托车头盔
4、某一结构的受力特点是，外力均匀作用在结构体的外表，这种结构属于（）
A.实体结构
B.框架结构
C.混合结构
D.壳体结构
5、用打气筒给自行车打气时，打气筒活塞杆的受力形式是（）
A.始终为拉力
B.始终为压力
C.下压时为压力
D.上提时为压力