《技术与设计2》高考复习第1单元 结构与设计

(共17张PPT)
第一单元 结构与设计
一 考试内容与要求
二 具体内容复习与讨论
三 分析评价题、应用题示例
技术与设计2
1 结构的含义 Ⅰ
2 结构的类型 Ⅰ
3 结构的受力 Ⅰ
4 结构的强度 Ⅱ
5 结构的稳定性 Ⅱ
6 结构与功能 Ⅰ
7 结构设计应考虑的主要因素 Ⅰ
8 结构设计方案 Ⅱ
9 结构模型或原型制作 Ⅱ
10 结构设计案例的评价 Ⅱ
1 结构的含义(Ⅰ)
从广义上讲，结构是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列。包括技术领域（铅笔、剪刀、服装、汽车、楼房、桥梁等一切产品都具有特定的结构）和社会领域（一个政党、一个班集体、一首歌、一句话、一种学习方法等也具有其特定的结构）。
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。每个物体都有它的特定的架构形态，这种架构形态体现着它的结构。
一个复杂的结构由许多不同的部分组成，结构的各个组成部分通常称为构件。
2 结构的类型(Ⅰ)
根据物体的结构形态，通常将结构分为实体结构、框架结构和壳体结构三种基本类型。
实体结构：结构体本身是实心的。它的受力特点是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。受力特点是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。受力特点是外力作用在结构体的表面上。如摩托车手的头盔、飞机的外壳、贝壳。
3 结构的受力(Ⅰ)
当一个结构受到外力作用时,内部各质点之间的相互作用会发生改变, 产生一种抵抗的力 , 称为内力。
受力构件的单位横截面上所产生的内力称为应力。用公式表示应力为
当应力达到某一极限值时, 结构就会遭到破坏。
F是内力，Ｓ是受力面积，σ是应力。
F
S
σ＝
构件的基本受力形式：拉力、压力、剪切力、扭转力和弯曲力。
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。
4 结构的强度(Ⅱ)
（1）结构的强度是指结构具有的抵抗被外力破坏的能力。
（2）影响结构强度的主要因素：结构的形状、使用的材料、构件之间的连接方式等。
结构形状：各种形状的横截面构件，所承受力的程度是不一样的。三角形是框架结构最基本的形状之一，结实、稳定、材料最少。在四边形、六边形构件中，加上三角形支撑件，就可大大增加构件的牢固程度。
结构的材料：不同材料构成的结构，其强度各不相同。有抗拉力、压力、剪切力和扭曲力性能的，所以在不同结构不同要求中，选择不同特性的材料。
结构构件的连接
铰连接：被连接的构件在连接处不能相对移动，但能相对转动。
刚连接：被连接的构件在连接处既不能相对移动，也不能相对转动，具体有榫接、胶接（黏接）、焊接等。
例：会考第22
题—提高凳脚强度
5 结构的稳定性(Ⅱ)
（1）结构的稳定性是指结构在负载的作用下维持其原有平衡状态的能力。它是结构的重要性质之一。
（2）影响结构稳定性的主要因素：重心位置的高低、结构与地面接触所形成的支撑面的大小、结构的形状等。
分析题1：小明发现家里的挂衣架在挂了较多的衣服后，其构件之间会发生松动，并且整个挂衣架有倾倒的趋势。请问，如何提高挂衣架结构的稳定性和强度。
稳定性：降低重心位置——加重底座的重量，增大接触面积——加大底座与地面形成的支撑面积。
强度：构件间采用刚连接方式，加强固定。采用轻质合金制作挂衣架。
分析题2：观察分体式空调器压缩机在户外墙上的固定，它是通过什么方法加强牢固程度的？能否只用壁挂式方法固定，为什么？
分体式空调器在户外的固定一般采用铁架支撑的方式，铁架由三角形构成，并通过膨胀螺钉固定在墙上，空调主机用螺栓连接固定在墙上。由于空调器主机自身的重力比较大，若像室内的挂机那样，打入墙体内的膨胀螺钉的强度势必不足以承受空调主机的压力而出现断裂。
分析题3：自行车、电动车停放的时候，有单脚支撑和双脚支撑的选择，请你分别对这两种结构的稳定性进行分析，并给出可能使自行车出现倒地的情况（要求图文结合回答问题）。
提示：（1）单脚支撑自行车如何保持稳定？
（2）双脚支撑直行车如何保持稳定？
（3）单脚、双脚自行车可能倒地的情况：单脚支撑架的结构中，如果出现支撑脚太长或者太短，或者自行车停放于非水平位置以至于自行车的重心落在三角形外面，或者靠近三角形的边沿都会导致。
双脚自行车倒地的情况在于强大的外力推动作用或者自行车停放在非水平位置从而导致重心偏离三角形的内部。
6 结构与功能(Ⅰ)
结构不仅是事物存在的一种形式，而且对事物的功能和作用产生着直接影响。结构的变化可能导致功能的变化。
7 结构设计应考虑的主要因素(Ⅰ)
结构设计
强度
稳定性
功能
成本
美观
安全
寿命
人的个性需要
其它
8 结构设计方案(Ⅱ)
理解结构与功能的关系，在考虑结构设计的主要因素的基础上，能对一个简单的对象进行结构设计，绘出简单的设计图纸。
（1）结构的设计一般有以下步骤
①设计项目；
②设计要求：达到什么样的功能，具有一定的稳定性和强度，装饰性，尺寸要求等；
③设计分析：分析结构的组成部分、连接方式等；
④设计准备：所用材料、工具等；
⑤设计方案：可形成几种方案。
（2）几种典型案例
①简易相片架的设计。
②壁挂式简易衣帽架原型设计与制作。
③秋千模型结构设计。
应用题1
晾衣架的组成如右图所示，当衣物对称挂在衣服的曲臂上时，那么，
（1）其上的挂钩、曲臂和撑杆的受力形式分别是什么？
（2）现有塑料绳、脆性塑料、细竹竿和硬木条，哪些材料适合作晾衣架的撑杆？并请从撑杆的受力角度分析说明理由。
（3）考虑强度、稳定性请你设计凉衣架，画出草图，并写出制作凉衣架的工具和材料。
应用题2：书桌设计课题
①你用的书桌由哪几部分构成，各部分属于何种结构类型？
②画出你用的书桌的结构示意图，并对桌面、桌脚进行受力分析？
③你用的书桌是用什么材料做的？构件之间是以什么方式连接的？
④从造型和稳定性方面，分析你用的书桌的结构特点。
⑤理想的书桌应该是什么样子？请你画出它的设计草图或效果图。
9 结构模型或原型制作(Ⅱ)
具体参照《技术与设计1》第2单元第15条
10 结构设计案例的评价(Ⅱ)
结构设计可以从技术与文化两个角度进行评价：
（1）技术角度主要有：结构的使用功能的实现；结构的稳固耐用；结构造型设计的创意和表现力；材料使用的合理性；工艺制造的精湛程度等。
（2）文化角度主要有：结构的文化寓意与传达；公众认可的美学原则；反映的时代、民族、习俗方面的特征；结构的个性特征等。
典型案例：飞檐、蛋形椅，具体评价见书本P031~033
分析评价题
这款音乐座椅是一个内置多个扬声器的半封闭式音响系统，里面的卫星音箱以精确的角度嵌入座椅的四周，并且能够通过双向声学阻隔技术将听音者与附近的其他人有效地隔开。躺在里面边听音乐边看书，是一种美妙的享受。请你从功能、结构设计和审美等角度对该椅子进行简单分析。
应用试验题：学校准备在公共场所放置一种可移动式的垃圾箱，如图所示。（1）请你设计一个测试垃圾箱结构稳定性的技术试验方案。（2）你认为该垃圾箱在稳定性方面有什么问题？列出两种解决办法。
（1）技术试验方案：
试验名称：垃圾箱结构稳定性测试
试验目的：测试垃圾箱结构稳定性
试验准备：具有一定质量的钩码若干个、待测试垃圾箱－个
试验过程（步骤）：……
（2）问题：容易翻倒。
解决方法一：加固底座（加重底座），使重心降低。
解决方法二：底座做的大一些，增大支持面积。
应用设计题：请为自己设计一个多功能笔筒，要求设计新颖、制作简易（用木料制作）、结构合理，有个性特点。
(1)请你列出可行性的具体的设计要求（写出四条）。
(2)请对该设计进行设计分析，列出设计应主要考虑的因素（写出四点）。
(3)构思方案，用草图及必要的文字说明你的方案。
设计要求从以下几个方面来写：
（1）功能要求:基本功能、附加功能角度
（2）结构要求：……
（3）技术指标：木料材质表面处理工艺等
（4）外观要求：美观，具有一定的装饰效果
（5）材料要求：以木质为主
（6）耐用性：结构稳固，经久耐用
（7）体积要求：体积小（体积适中）
（8）成本要求：××人民币以内
设计三要素 分析 考虑的因素
人（高中生） 安全意识弱 笔筒表面不会对人造成伤害
处于成长发育期 心理上追求个性、时尚前卫
物（笔筒） 功能 基本功能、可附加功能
材料 木质材料
造型 形状、色彩、质地等方面
环境 适应性 体积小巧、底座稳定等
环境保护 无毒无污染、可持续利用等