《技术与设计2》第一单元 结构与设计(讲稿)
文档属性
| 名称 | 《技术与设计2》第一单元 结构与设计(讲稿) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 32.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 苏教版 | ||
| 科目 | 通用技术 | ||
| 更新时间 | 2010-12-13 00:00:00 | ||
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文档简介
《技术与设计2》第一单元 结构与设计（讲稿）
前言
上学期，我们学习了《技术与设计1》模块，老师和同学们一起走进了技术世界，认识了技术及其主要特性；我们一起步入了设计殿堂，学习了设计的基本知识，体验了设计的初步过程，进行了设计的交流和评价。应该说，在培养“技术素养”的进程中，有了一个良好的开端。
本学期，我们将继续学习本课程的第二个必修模块——《技术与设计2》。本模块共有四个单元，这四个单元是：结构与设计、流程与设计、系统与设计、控制与设计。同学们会发现，在第一模块中的八个内容是用“章”来表示的，而本模块的四个学习内容则用来“单元”来表示，这是因为，第一模块的八个内容是彼此相连，且有递进关系的内容，而本模块的四个内容相对比较独立。但并不是说它们没有关联。实际上，这四个主题，也是有着内在联系的。这种联系可以理解为：系统是主体，结构是核心，流程是系统状态的变化，控制是对系统状态实施的干预。
在本模块的学习中，我们除了要继续加深对技术的认识和对设计知识的掌握外，同学们特别要对包含在这些专题里的技术思想和方法的领悟和理解，并将这些思想和方法迁移到我们的学习和生活之中。
由于本模块内容的知识性和专业性都比第一模块要强得多，同学们在学习中既要动手，又要动脑，并要学会灵活运用其它学科的知识来解决技术问题。要通过本模块的学习进一步提高技术理论素养、技能素养和创新能力。老师将和同学们一起为达成这样的教学目标而竭尽全力。
下面，我们开始学习第一单元
第一单元 结构与设计
第一节 认识结构
一、结构的涵义
“结构”一词，对同学们来说可能并不陌生。请同学们想一想，在学习其它课程中，有哪些课程提到过“结构”？对！；在生物课中提到过：人体的结构；在政治课里有社会结构；在化学和物理中，有物质结构、分子结构、原子结构，在语文课里接触过：文章的结构，在地理课中有地质结构。看来 ，世界上的事物，大到宇宙，小到原子、分子；物质的，非物质的，都有其自身的结构。仅管它们各自的具体内容不一定相同，但是，它们的本质涵义却是相同的。现在，我请同学们根据不同事物的结构，给“结构”归纳出一个总的表述。对！“结构是指事物内部的组成、排列及其相互之间的关系”。
二、为什么要学习结构？
在人们对系统进行研究时，进一步发现了结构和系统的功能有着紧密的关系。也就是说，系统的功能对其结构有着绝对的依赖性。所以有人说，结构不仅是事物存在的形式，更是事物特性的依据。
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：
——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固体石墨存在；
——同样是磷，有三价磷和五价磷，它们的非金属性是有差别的；
——同样的六个字：“这个人表现好”，“这个人好表现”但因排列不同，就成了一褒一贬。
——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，的就不稳定。
——同样的三根棍，首尾相连，就成了武术器械“三节棍”，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“三角架”。
从以上事例，我们看到结构是如何的重要，结构不合理，就会产生严重的后果。 教材中(004页)列举了一个典型的事例，就是加拿大的魁北克大桥的坍塌，请同学们读读这段文字。并谈谈感想。
在我们这个课里，不去讨论广义的结构。而只限定在“工程结构”的范围内。
什么是工程结构？工程结构是指能承受和传递外加载荷的承力系统，包括杆、板、壳等构件及其组合体。也就是说，工程结构可以是单个的构件，如一根杆、一块板、一条绳，也可以是一个由不同构件组合起来的组合体。如一座桥、一张桌子、一架飞机等，它们都可以叫做工程结构。常常简称为结构。
三、作用在（工程）结构上的载荷（力）
工程结构承受的外力有各种各样。但从它们对结构的影响来说，主要有如下几种。
1．拉力。结构承受拉伸时，作用在结构（经常称为拉杆）上的力，是一对方向相反，作用线与拉杆轴线重合的集中力，方向背离杆的底面。其受力实例是吊车的吊绳，其力学模型如下图。
2．压力。结构承受压缩时，作用在结构（习惯上称为压杆）上的力是一对方向相反，作用线和压杆轴线重合的集中力，方向指向杆的底面。液压机的顶杆工作时就是受压，其力学模型如下图。
3．剪力。结构在受剪切时，结构所承受的力是分别作用在构件相对的两个面上，方向相反，作用线错开微小距离的两个平行力。连接剪刀两个部分的销钉在剪刀工作时就是承受的剪切，其受力模型如下图。
4．扭转力。承受扭转的构件一般都称为轴。它承受的外力是一对作用在轴两端面内，转向相反力偶矩，其受力实例和力学模型如图。
5．弯曲力。承受弯曲载荷的构件，一般称为梁。梁在承受弯曲时，受力情况比较复杂，其中一种载荷叫做弯矩。它是作用在过梁的轴线且与横截面垂直的平面内的力偶矩。其作用是使梁产生弯曲变形。其受力模型如图。
任何结构承受的外载荷，都是拉、压、剪、扭、弯中的一种、或几种的组合。工程结构的主要功能就是承受和传递各种形式的外载，保证结构的可靠工作。如
——秋千的吊索，主要承受拉力；
——桥梁的桥墩，主要承受压力；
——连接齿轮和轴的键，主要承受剪力；
——汽车方向盘的轴，主要是受扭；
——单杠的杠体（上面的横杠），主要受弯。
为了保证结构的正常工作，这些构件必须有对于主要载荷的足够的承载能力。这是结构设计中必须考虑的重要问题。
前言
上学期，我们学习了《技术与设计1》模块，老师和同学们一起走进了技术世界，认识了技术及其主要特性；我们一起步入了设计殿堂，学习了设计的基本知识，体验了设计的初步过程，进行了设计的交流和评价。应该说，在培养“技术素养”的进程中，有了一个良好的开端。
本学期，我们将继续学习本课程的第二个必修模块——《技术与设计2》。本模块共有四个单元，这四个单元是：结构与设计、流程与设计、系统与设计、控制与设计。同学们会发现，在第一模块中的八个内容是用“章”来表示的，而本模块的四个学习内容则用来“单元”来表示，这是因为，第一模块的八个内容是彼此相连，且有递进关系的内容，而本模块的四个内容相对比较独立。但并不是说它们没有关联。实际上，这四个主题，也是有着内在联系的。这种联系可以理解为：系统是主体，结构是核心，流程是系统状态的变化，控制是对系统状态实施的干预。
在本模块的学习中，我们除了要继续加深对技术的认识和对设计知识的掌握外，同学们特别要对包含在这些专题里的技术思想和方法的领悟和理解，并将这些思想和方法迁移到我们的学习和生活之中。
由于本模块内容的知识性和专业性都比第一模块要强得多，同学们在学习中既要动手，又要动脑，并要学会灵活运用其它学科的知识来解决技术问题。要通过本模块的学习进一步提高技术理论素养、技能素养和创新能力。老师将和同学们一起为达成这样的教学目标而竭尽全力。
下面，我们开始学习第一单元
第一单元 结构与设计
第一节 认识结构
一、结构的涵义
“结构”一词，对同学们来说可能并不陌生。请同学们想一想，在学习其它课程中，有哪些课程提到过“结构”？对！；在生物课中提到过：人体的结构；在政治课里有社会结构；在化学和物理中，有物质结构、分子结构、原子结构，在语文课里接触过：文章的结构，在地理课中有地质结构。看来 ，世界上的事物，大到宇宙，小到原子、分子；物质的，非物质的，都有其自身的结构。仅管它们各自的具体内容不一定相同，但是，它们的本质涵义却是相同的。现在，我请同学们根据不同事物的结构，给“结构”归纳出一个总的表述。对！“结构是指事物内部的组成、排列及其相互之间的关系”。
二、为什么要学习结构？
在人们对系统进行研究时，进一步发现了结构和系统的功能有着紧密的关系。也就是说，系统的功能对其结构有着绝对的依赖性。所以有人说，结构不仅是事物存在的形式，更是事物特性的依据。
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：
——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固体石墨存在；
——同样是磷，有三价磷和五价磷，它们的非金属性是有差别的；
——同样的六个字：“这个人表现好”，“这个人好表现”但因排列不同，就成了一褒一贬。
——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，的就不稳定。
——同样的三根棍，首尾相连，就成了武术器械“三节棍”，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“三角架”。
从以上事例，我们看到结构是如何的重要，结构不合理，就会产生严重的后果。 教材中(004页)列举了一个典型的事例，就是加拿大的魁北克大桥的坍塌，请同学们读读这段文字。并谈谈感想。
在我们这个课里，不去讨论广义的结构。而只限定在“工程结构”的范围内。
什么是工程结构？工程结构是指能承受和传递外加载荷的承力系统，包括杆、板、壳等构件及其组合体。也就是说，工程结构可以是单个的构件，如一根杆、一块板、一条绳，也可以是一个由不同构件组合起来的组合体。如一座桥、一张桌子、一架飞机等，它们都可以叫做工程结构。常常简称为结构。
三、作用在（工程）结构上的载荷（力）
工程结构承受的外力有各种各样。但从它们对结构的影响来说，主要有如下几种。
1．拉力。结构承受拉伸时，作用在结构（经常称为拉杆）上的力，是一对方向相反，作用线与拉杆轴线重合的集中力，方向背离杆的底面。其受力实例是吊车的吊绳，其力学模型如下图。
2．压力。结构承受压缩时，作用在结构（习惯上称为压杆）上的力是一对方向相反，作用线和压杆轴线重合的集中力，方向指向杆的底面。液压机的顶杆工作时就是受压，其力学模型如下图。
3．剪力。结构在受剪切时，结构所承受的力是分别作用在构件相对的两个面上，方向相反，作用线错开微小距离的两个平行力。连接剪刀两个部分的销钉在剪刀工作时就是承受的剪切，其受力模型如下图。
4．扭转力。承受扭转的构件一般都称为轴。它承受的外力是一对作用在轴两端面内，转向相反力偶矩，其受力实例和力学模型如图。
5．弯曲力。承受弯曲载荷的构件，一般称为梁。梁在承受弯曲时，受力情况比较复杂，其中一种载荷叫做弯矩。它是作用在过梁的轴线且与横截面垂直的平面内的力偶矩。其作用是使梁产生弯曲变形。其受力模型如图。
任何结构承受的外载荷，都是拉、压、剪、扭、弯中的一种、或几种的组合。工程结构的主要功能就是承受和传递各种形式的外载，保证结构的可靠工作。如
——秋千的吊索，主要承受拉力；
——桥梁的桥墩，主要承受压力；
——连接齿轮和轴的键，主要承受剪力；
——汽车方向盘的轴，主要是受扭；
——单杠的杠体（上面的横杠），主要受弯。
为了保证结构的正常工作，这些构件必须有对于主要载荷的足够的承载能力。这是结构设计中必须考虑的重要问题。