(共39张PPT)
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
本单元知识高考要求
结构与设计
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。
下列结构不是受自然界事物结构启发而产生的是( )
A.北京奥运会”鸟巢” B.导弹跟踪系统
C.防毒面具 D.手表
(A.灯泡 B.乒乓球 C.锯子 D.篮球架)
D
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。特别是当顶部受到
压力时，它能将力均匀扩散。如
摩托车手的头盔、飞机的外壳、
贝壳。西瓜
1.下图所示的结构中,不属于壳体结构的是( )
C
2.如图所示的四座桥，其桥梁部分为框架结构（衍架结构）的是( )
B
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
内部产生一种抵抗力
用老虎钳剪断铁丝和用剪刀剪断铁丝,铁丝分别受到什么力
压力
剪切力
T
1.体操运动员在双杠上翻腾，做出各种优美的动作。请问此时双杠主要承受( )
A.拉力 B.扭转力 C.剪切力 D.弯曲力
D
3.如图所示（见附图页）是农民从水井里打水的情景，辘轳套在固定的木轴上，井绳绕在辘轳上，摇动把手使辘轳转动从而带动水桶上升，辘轳受到的力主要是( )
A.拉力 B.剪切力
C.扭转力（扭矩）D.弯曲力（弯矩）
C
4.汽车的传动轴主要受到的作用力是( ) A.拉力 B.压力
C.弯曲力 D.扭转力
D
5.吊扇（图略)在启动瞬间，吊杆的主要受力形式有( ) ①拉力②压力③剪切力④扭转力
A.①④ B.①② C.①③ D.②③
A
2.晾晒衣服时，通常的做法是在两根柱子之间系上一根软绳，如图所示。在本结构中，柱子主要受到( )
A.弯曲力和扭转力 B.弯曲力和压力
C.拉力和重力 D.扭转力和压力
B
7.钢筋混泥土梁中混泥土主要是起着抗压的作用,而钢筋主要是起抗拉的作用,如下图,楼板和阳台的加固钢筋位置都安装正确的是( )
A
A
C
D
B
6.试问：横杆在A、B、C、D四种情况下所受的力？
人字梁受力分析
梁受力分析
简支梁
挑出梁
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。
去掉这根铁棒行吗？
形 状
(外形\构件形状\截面)
三角形是所有形状中相对强度比较大的形状
分析题：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。
钻石的结构
不同形状的横截面构件所能承受力的程度不同。
我们常用的A形梯不采用铝合金片，而是采用长方形截面的构件，这说明以下哪个因素能影响着结构的强度（ ） A.材料 B.形状 C.构件 D.连接方式
B
构件截面形状与强度
在自行车各部件之间的连接中，
三角架属于 连接；
刹车连杆之间属于 连接；
辐条与钢圈之间属于 连接。
刚
铰
刚
连接方式
A
三段木头制成小凳，有哪几种连接方式？
（1）
（2）
（3）
（4）
W
（1）
W
（2）
W
（3）
W
（4）
木头
塑料
金属铁
材 料
自行车轮的结构: σ ＝F\S
当应力达到某一极限时，结构就会遭到破坏。
会考题—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。
稳定性
支撑面
重心
形状
支撑面≠接触面
影响结构稳定的主要因素
结构稳定的条件
重心所在点的垂线落在支撑面内
不稳定的结构应用：
１.倒置的啤酒瓶可以预报地震;２.在打水的桶口边挂一重物，在水面时能自动翻倒打水。
运动状态下与静止状态下物体的稳定条件有所不同
分析题：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。
拔河的绳子断裂
广告牌被台风吹倒
广告牌支撑柱被台风吹断
鸡蛋在某种情况下可以承受很大的力
挂衣架挂上衣服后横杆发生较大程度的变形
挂在天花板上的日光灯被风吹的摇摇晃晃
稳定性
强度
强度
强度
强度
稳定性
结构强度与稳定性的区别
稳定性：指在外力的作用下不容易翻倒
强度：指在外力的作用下结构体本身遭到破坏
B
分析题：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。
1.小明帮助爸爸选购花盆架，看到市场上有四种花盆架（如图所示），如果要求稳定性最好，小明应当选择( )
D
2.影响结构稳定性的因素有( ) ①结构的形状②
结构的材料③构件之间的连接方式④结构重心的位置
A.①②③ B.②③ C.①④ D.①②③④
D
3.在下列运动器材中,属于利用不稳定的结构实现某些功能的是( )
A.乒乓球桌 B.羽毛球拍 C.跨栏 D.单杠
C
5.在北京残奥会上，我们看到了篮球运动员们借助特制的篮球轮椅进行比赛。图1为普通轮椅，图2为篮球轮椅。在结构的设计上，篮球轮椅与普通轮椅大相径庭。设计者是通过以下哪一些方法来增加篮球轮椅的稳定性（ ） ①降低轮椅的重心②选用特制的合金材料③增加轮椅与地面的支撑面积④主体框架采用刚连接
A.①② B.①③ C.②③ D.②④
图1
图2
B
4.下列事实一般情况下可以用稳定性来解释的是( )
A.使劲的摇晃鸡蛋之后,就有可能使鸡蛋立起来
B.鸡蛋在某种情况下可以承受很大的外力
C.不用敲破,旋转一下,可以判断是熟鸡蛋还是生鸡蛋
D.蛋形椅是模仿鸡蛋的不稳定性而设计成的
A
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。
1.在自行车家族中,有性能各异的不同车型。如装有辅助小轮的童车、双梁载重车、弯梁女式车、双座双蹬的双人车等，这些特殊功能的实现，是因为设计者改变了（ ）
A.车的自重 B.车的材料 C.车的结构 D.车的大小
C
提示:结构对事物的功能和作用产生直接影响,结构改变可能导致功能的变化。
2.要使客厅的茶几更具有欣赏价值,我们应该侧重改变茶几的( )
A.功能 B.造型 C.安全 D.强度
B
7 结构设计应考虑的主要因素(Ⅰ)
结构设计应以一种或几种功能的实现为基本目标，应满足设计规范，满足使用者的基本需要。
相框
防盗门
不同的结构设计，应考虑的因素各有侧重。
无论在哪一类用途的设计中,安全都是至关重要的因素
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基础上，能对一个简单对象进行结构设计，绘出简单的设计图纸。
（1）结构的设计一般有以下步骤(简单结构的设计过程):
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。 ⑤呈现草图
（2）几种典型案例：①简易相片架（相框）的设计;②壁挂式简易衣帽架（衣架）原型设计与制作;③秋千模型结构设计。（又：设计雨伞架、垃圾桶、鞋柜、笔桶等）
例：下雨天同学们都带雨具到教室，但没有地方放，请你设计一个“雨具架”用于放雨伞。要求：1、结构简单、稳固、易于制作；2、便于摆放在教室中；价格低廉。
设计内容：1、用草图及文字说明设计方案；2、说明选用的材料、结构、连接方式；3、说明作品的特点。
9 结构模型或原型制作(Ⅱ)
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（施工）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
制作流程：
相框制作
支架制作
连接
结构模型或原型制作的一般步骤
1.斗拱是中国古代建筑上特有的构件，它的产生和发展有着非常悠久的历史。斗拱位于柱与梁之间，向外出挑，可把最外层的桁檐挑出一定距离，构造精巧，造型美观，如盆景，似花兰。请从技术和文化两个方面进行评价。
斗拱在中国古建筑起着十分重要的作用，主要有三个方面：⑴它位于柱与梁之间，由屋面和上层构架传下来的荷载，要通过斗拱传给柱子，再由柱子传到基础，因此，它起着承上启下，传递荷载的作用；⑵它向外出挑，可把最外层的桁檀挑出一定距离，使建筑物出檐更深远，造型更优美、壮观。⑶它构造精巧，造型美观，如盆景，似花兰，又是很好的装饰性构件。
2.1)“鸟巢” 形态如同孕育生命的“巢”，它更像一个摇篮，寄托着人类对未来的希望。设计者们坦率地把结构暴露在外，因而自然形成了建筑的外观。走近去，可以发现“鸟巢”银灰色矿质般的钢网以透明的膜材料覆盖，其中包含着一个土红色的碗状体育场看台。在这里，中国传统文化中镂空的手法、陶瓷的纹路、红色的灿烂与热烈，与现代最先进的钢结构设计完美地相融在一起。
2.2)“水立方” 的膜结构已成为世界之最。它是根据细胞排列形式和肥皂泡天然结构设计而成的。这个看似简单的“方盒子”是中国传统文化和现代科技共同“搭建”而成的。在中国传统文化中，“天圆地方”的设计思想催生了“水立方”，它与圆形的“鸟巢”——国家体育场相互呼应，相得益彰。方形是中国古代城市建筑最基本的形态，它体现的是中国文化中以纲常伦理为代表的社会生活规则。而这个“方盒子”又能够最佳体现国家游泳中心的多功能要求，从而实现了传统文化与建筑功能的完善结合。
1.1）分析评价题：折叠床是方便、实用的家庭生活用品。如图是一款长度为2米、宽度为0.8米的对折床(床板正面及背面如图)，长期使用后床体中部发生了变形下陷，纸质床面板损坏，床面形成明显的凹坑，睡觉时极不舒服。
（1）从结构角度分析，折叠床设计存在的不足(填序号)是
①床面板为较薄纸板，承重不足 ②折叠床太高 ③主要承重部位----床面中部，钢管间距偏大 ④床脚形成的支撑面太小 ⑤长度方向上所使用的软铁条不能有效承重
（2）
①③⑤
2)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。
2.1）如图所示,安装在室外的空调机架,在结构设计时应考虑哪些主要因素 (至少讲出三点并简要说明是如何实现的)
可从以下几个方面去分析并说明:
⑴稳定性和强度;⑵安全因素;⑶公众和使用者的审美需求;⑷使用者的个性化需要;⑸对设计对象的成本控制要求;⑹一定的使用寿命;⑺安全性、适用性和耐久性。
2.2) 自行车是我们生活中常见的结构，请根据你所学有关结构的知识回答以下问题:(1) 自行车的结构设计除了考虑稳定性外，还主要考虑什么因素？它跟什么因素有关？(2) 自行车的车架为什么采用三角形结构？(3) 自行车的车架部分采用了空心钢管材料，请说明使用这种材料的两个优点。
（1）强度，它与结构的形状、使用的材料和构件的连接方式有关。
（2）三角形结构有比较好的稳定性、强度。
（3）一是减轻车的自重，二是节省材料、降低成本。
3.技术试验题 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）请你完成下列测试垃圾箱结构稳定性的技术试验方案。
试验名称：垃圾箱结构稳定性的测试
试验目的：
试验准备：重500g的砖头若干块、待测垃圾箱（如右图）
试验过程：
①将垃圾箱在平地上站立放稳；
②
③
（2）你认为该垃圾箱在稳定性方面有什么问题？列出提高该垃圾箱稳定性的两种解决办法。
测试垃圾箱结构的稳定性
在左侧垃圾箱中放入砖头,逐渐增加砖头的数目
观察垃圾箱何时侧翻,并记录放入砖头的数目在
右侧…….
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：底座做得大一些，增大支持面积。
(增加底部的重量,或增大底部与地面的支撑面积等)
（具有一定质量的钩码若干个）
怎样测试A字梯的稳定性和强度
试验名称：
试验目的：
试验准备：
试验方法：
准备：
稳定性测试：
强度测试：
两方面综合测试：
A字梯的稳定性和强度的测试
测试A字梯的稳定性和强度
A字梯一把、10kg沙包若干、绳索若干
把A字梯在地面上放平、放好。
放好后，用手左右摇晃一下看看其变化情况并记录，再前后摇晃一下看看其情况并记录。
放好后，在第四个横档上左边一个一个的加沙包并仔细观察其情况，加到15个再看看有没有严重形变并记录，再用同样的方法测试右边的情况。
放好后，在A字梯左右各放上10个沙包再左右前后摇晃一下，观察其情况并记录。
4. 晾衣架的组成如下图所示，当衣物对称挂在衣服曲臂上时，那么:（1）其上的挂钩(直杆)、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、细电线、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，请你设计晾衣架，画出草图，并写出制作晾衣架的工具和材料。
(1)直杆：拉力等;曲臂：压力、拉力、弯曲力等;撑杆：压力等。
(2)细竹杆最好，木条也可以，受到压力需要有一定的强度的材料，还要考虑防水（细竹杆、木条1分，理由2分，塑料绳、细电线不给分）。
(3)(见右与下)
(1)请你就广告牌的稳定性、强度、外观、尺寸作一设计分析；(2)作出草图,说明连接方式和标注尺寸。
(1)整个设计采用框架结构作为基础，强度较好。在框架钉好之后，在安装平面三夹板,使得整个广告牌的重量较轻，而在这个底部三脚架的材料选择当中选择重量较大
的三角铁，这样可以有良好的稳定性
和抗风能力。
外观上采用涂底漆等手段,与周围
环境保持协调。尺寸上高1.5m,宽0.7m。
(2)支架用焊接,支架与牌之间用铰连接。(共15张PPT)
【例6】（2008年10月浙江省高考）现有一个卡通造型的花盆架（如图所示），花盆架用钢筋制成，脚掌用铁板焊接而成。
请设计一个简易的试验方案，用花盆作为试验器材，检验该花盆架在平地上站立时左右翻到的稳定性（在下列“▲”处填写试验方案内容）。
试验名称： ① 。
试验目的： ② 。
试验准备：带有不用重量标记的花
盆若干，待测试花盆架。
试验过程：将花盆架在平地上站立
放稳； ③ 。
【答案】
①花盆架稳定性的测试
②测试花盆架的稳定性
③依次在左侧挂不同质量的花盆，观察并记录花盆架是否会翻倒，
依次在右侧挂不同质量的花盆，观察并记录花盆架是否会翻倒。
（2）若花盆架左右稳定性不够，为了提高其稳定性，请从以下三个方面各提出一种具体的改进措施：
①改变重心；
②改变支撑面；
③改变结构的形状。
【答案】
①降低重心（如增加脚掌的重量、降低花盆架高度、增加花盆吊绳长度）
②增加支撑面积（如增加两条支撑脚的大小、间距、增加支撑）
③改变结构的形状（如增加支撑脚、缩短横梁的长度）
(09\9)图示为某公司简易不锈钢晒衣架广告，两个人挂在衣架上以示其牢固，若要求晒衣架每面能承重40kg，请你设计一个简易试验方案，检验该晒衣架的强度和稳定性。
（1）分别用示意图表示试验方法，必要时用文字说明（给定待测晒衣架1个，10kg铁砣若干，坚固绳索若干）。 （2）如果该晒衣架强度不够，可能损坏的部位有哪些？ （3）如果该晒衣架稳定性不够，请提出改进措施。
(1)逐个往晒衣架两边悬挂铁砣,增加到40kg,观察有无明显变形并记录。
逐个往晒衣架单边悬挂铁砣,增加到40kg,观察有无侧翻并记录。
(2)支柱的连接处,两支柱的交叉连接处,两支柱下方的拉紧索。
(3)将两支柱的
交叉连接点往
上移,使重心落
在支撑范围内。
2009.09
(09\3)5.如图所示为残障(坐轮椅)人专用卫生间的设计示意图。 分析设计示意图，回答以下问题：(1)参考答题示例，在“ ▲ ”处填写图(a)、(c)的主要设计内容；答题示例：图(b)的主要设计内容是安全设施(拉手和扶手)安装的高度。①图(a)的主要设计内容是 ▲ ②图(c)的主要设计内容是▲
(3)若试验后发现拉手与墙体的连接发生松动，请在下列选项中选择能够增强连接强度的措施，并把选项序号填写在“ ”处。
①增加拉手安装板的厚度；②增加拉手安装板的面积；③选用更长的膨胀螺钉； ④选用直径更大的膨胀螺钉。能够增强连接强度的措施是 ▲ 、 ▲ 。 (2)图(b)所示的拉手采用四只膨胀螺钉固定在墙体上，若要求拉手在980N的水平拉力(与墙体垂直)作用下，拉手与墙体的连接不发生松动。请设计一个简易的试验方案，用质量为100Kg的重物(其余辅助材料自定)检验拉手的安装是否合格，只要求用示意图表示试验方法，必要时用文字作简要说明。
（1）①安装高度（或位置、距离）
2分 方便使用、舒适度1分 拉手高度0分 ②卫生间、大小（尺寸、空间）2分 差距、门宽1分 舒适、适用1分 高度0分 （2）（见上图） （3）③④
（1）洗漱设施（水龙头和洗漱盆） 的安装高度；注： “盥(读guan,去声)洗设施” 。卫生间的大小和布局。注：卫生间大小不全面，体现不了马桶位置和入口大小。（2）合理即可， 体现“重物和水平拉力”，二者缺一不可。（3）④，应“③、④”。 “③”到底是否可行？前提：即“只改变一个因素”？象“③”所言，螺钉加长，孔深度大，而所钻孔径不变，仍承受不了所要求的最大承受力。
（1）无图---0分
（2）有图 拉手受力（加载，拉力，压力）---1分
（3）拉手水平受力 三要素（线、重物、支撑架）合理---4分
三要素（线，重物，支撑架不合理或无支撑—3分
线，重物 ----2分
非线（杆，木棒），重物，支撑----2分
具体图形： 重物
1分
拉力
拉力
2、（4分）
第26题评分说明（12分）
或
杆，无支撑
2分
无支撑或支撑不合理
杆（非线）
支撑
动滑轮
或
3分(其余正确、线斜了)
第26题评分说明（12分）
45度
4分 注：全部弹簧扣1分(水平线全部用弹簧)
第26题评分说明（12分）
(10\3)26.如图所示为一款起重机模型，要求确定平衡块质量并测试该模型的起吊能力。现提供不同质量的砝码和平衡块若干，请设计简易试验方案，在给定的结构示意图上表示试验方法和说明主要步骤（起重机模型有足够的强度，不考虑模型的旋转和重物的升降），并回答问题。
（1）在没有起吊重物的情况下，确定该模型平衡块的
最大质量。 （2）在已经安装合适平衡块的情况下，测试该模型的
最大起吊质量。 （3）如果要提高该模型的稳定性，可以采取哪些措施
（写出二种具体措施）？ （4）如果平衡臂加长，那么平衡块质量应该加大还是
减小（回答“加大”或“减小”）？
【变式训练】5．圆珠笔生产商“Pen Again”推出了一种新概念的笔（如图所示），跟传统笔不同的是，这种笔的尾部是分叉的。这种笔的设计能够让人以更舒服的方式握笔，避免因长时间书写而造成的手指疲劳甚至抽筋。这种笔的笔杆和包装都用可降解塑料制造，其笔芯与市场上常用的小号圆珠笔通用。
请从人机关系要实现的目标的角度对该笔进行评价，并分析它是如何体现设计的创新、技术规范和可持续发展原则。
【答案】该笔的设计，能够让人以更舒服的方式握笔，避免因长时间书写而造成的手指疲劳甚至抽筋，符合人机关系，体现了人机关系健康、舒适的目标。
该笔跟传统笔不同的，尾部采用了分叉的形式，体现了创新原则；运用了该笔的笔芯与市场上常用的小号圆珠笔通用，可以保障圆珠笔通过更换笔芯长期使用，体现了技术规范原则；该笔的包装采用可降解塑料，避免环境污染，体现可持续发展原则。
5.如图所示是一款电脑桌椅，下列关于该产品的评价中
不恰当的是
A.桌椅与地面接触面积大，移动方便 B.桌面角度可调节，方便操作电脑 C.椅子的形状符合人机工程学原理，舒适性好 D.造型新颖、美观，具有创新性
10.李明买了一款如图所示的微型风扇，现在要对其进
行使用性能试验，以下试验中不需要的是
A.把风扇放在桌面上，打开风扇，观察风扇是否稳定
B.打开风扇，掌心对准风扇叶片，感受风的大小
C.把风扇放在水中，观察其是否防水
D.打开风扇，用纸张触碰叶片，判断其是否安全
11.李明同学用相同的胶合板设计制作了两只尺寸相同的小凳（图示），经过试验，发现甲小凳比乙小凳能承受更大的载荷，其主要原因是
A.甲小凳比乙小凳重心位置高
B.甲小凳比乙小凳支撑面积大
C.甲小凳比乙小凳材料强度大
D.甲小凳比乙小凳结构合理
12.如图所示是一款残奥会上运动员比赛时使用的轮
椅，该轮椅要求比普通轮椅具有更高的强度和更好的稳定性，以下设计措施中能提高稳定性的是
A.选用高强度的合金钢材料
B.增加轮椅钢圈的厚度
C.两侧车轮呈八字形
D.采用秀气、弹性好的坐垫
ACDC
26.如图所示是一款简易木质双人秋千，要求秋千能承受两个小孩的质量(每个小孩的质量约30Kg)，摆动幅度达到±30°时，不损坏并保持稳定，现提供重物若干，请设计简易试验方案检验该秋千的强度和稳定性是否符合要求并回答问题。
（1）设计两人摆动方向一致时的试验方案（在给定的示意图上表示试验方法，用文字说明主要步骤）。 （2）设计两人摆动方向相反时的试验方案（在给定的示意图上表示试验方法，用文字说明主要步骤）。 （3）若发现简易秋千的框架强度不够，正确的改进措施是_▲_，_▲_。（从下列措施中选择二项，将序号填在空格处。）
①更换粗的横杠 ②加长横杠 ③增加铁链与横杠的连接强度 ④在横杠两端与支架间增加支撑杆 （4）若发现简易秋千的稳定性不够，正确的改进措施是_▲_，_▲_。（从下列措施中选择二项，将序号填在空格处。 ） ①加粗横杠 ②增加支架底部重量
③加粗铁链 ④增大支架叉开的距离
26.(1)在两秋千椅上分别放上约30千克的重物,然后把两秋千椅都拉向同一侧,使角度不小于30度,放手让其摇摆,观察秋千椅是否损坏和翻倒 (2)在两秋千椅上分别放上约30千克的重物,然后把两秋千椅分别拉向两侧,使角度不小于30度,放手让其摇摆,观察秋千椅是否损坏和翻倒 (3)① ④ (4)② ④
在两秋千板上分别放置30Kg的重物并固定，两秋千板
同向摆动+-300，观察秋千是否损坏、支架是否稳定。
（垂直方向或某侧）
在两秋千板上分别放置30Kg的重物并固定，两秋千板
反向摆动+-300，观察秋千是否损坏、支架是否稳定。
（垂直方向或两侧）(共24张PPT)
设计的评价 技术试验的重要性 Ⅰ
简单技术试验的设计 Ⅱ
技术试验报告 Ⅱ
设计过程的评价 Ⅰ
最终产品的评价 Ⅱ
评价报告 Ⅰ
设计的评价
本单元知识高考要求
技术试验的分类
性能试验
优化试验
预测试验
信息试验
技术试验及其作用
通过技术试验可以发现问题、深化认识、推动技术设计的发展
技术试验方法
优选试验法：从很多方案中选出最好一种
模拟试验法：模拟现实情况的方法
虚拟试验法：利用计算机技术来进行
强化试验法：通过扩大和强化试验对象的作用，以提高试验效率的方法
移植试验法：从一物移植到另一物进行试验 (例)
1.汽车碰撞试验NCAP中，要在驾驶室放置一个假人，进行正碰、侧碰、安全气囊测试以获得试验数据。这种试验称为（ ）
A.强化试验 B.性能试验
C.模拟试验 D.优化试验
2.2005年10月29日，东海大桥主要航孔斜拉桥开始接受荷载试验，24辆55t级集装箱卡车陆续驶上东海大桥。这样来来回回历时3天3夜，圆满完成全部荷载试验。这次试验属于（ ） A.优选试验法 B.模拟试验法
C.强化试验法 D.移植试验法
C
C
具体产品技术试验的设计举例：
家具产品
物理试验：强度试验、稳定性试验、尺寸规格检查、静态（水平、竖直）压力试验、安全性检查等；
化学与环保试验：木材含水量、甲醛含量、重金属含量、五氯苯酚含量的试验；阻燃防火试验等。
玩具产品
物理与机械性能试验（小物体、尖点、毛边等）;
有毒重金属含量试验；
微生物含量试验（细菌等）;
纺织品材料试验；
与食物接触的产品化学试验等。
思考：小板凳、台灯、文具用品需要进行哪些技术试验？手机、电风扇呢？
3.李明买了一款如图所示的微型风扇，现在要对其进行使用性能试验，以下试验中不需要的是( )
A.把风扇放在桌面上，打开风扇，观察风扇是否稳定
B.打开风扇，掌心对准风扇叶片，感受风的大小
C.把风扇放在水中，观察其是否防水
D.打开风扇，用纸张触碰叶片，判断其是否安全
C
201009
北京奥运会的祥云火炬在风雨中依然能够燃烧，火炬要进行哪些测试？
燃烧稳定性、环境适应性、风雨测试、人机关系试验（手感舒适度、防滑试验）
某生产厂家设计制作了台式电风扇后，需要对电风扇进行各方面的技术试验。如下所列的稳定性试验中，并不需要的是( )
A.把电风扇电机仰角调节到最大，看是否稳定 B.电风扇产生最大风力时，看是否稳定 C.电风扇在摇摆送风且最大风力时，看是否稳定 D.电风扇的扇叶换成更大且速度调到最大时，看是否稳定
如按该草图(略)制作成书架，并对其进行结构强度技术试验。下列四种试验方案，比较合理的是( )
A.左右手分别握住两块梯形板上部，用一定的力往里压，看用多大的力才会使其变形 B.用锤子敲击底部两横木板，试验其要承受多大的力才能使其损坏
C.把书架从二楼上往下摔，看是否能将其摔坏
D.左右手分别握住两块梯形板上部，用一定的力往外拉，看用多大的力才会使其变形
D
D
【例4】（2008年10月浙江省高考）在手机开发过程中，需要对一些零部件进行性能试验，下列针对手机按键的试验项目不必要的是
A．按键表面的耐磨损试验
B．按键可承受的按击次数试验
C．按键材料的耐超高温试验
D．按键表面的触感试验
【分析】主要考查技术试验的内容，联系实际生活，手机不可能在超高温环境下使用，所以不必要做按键材料的耐超高温试验。
【答案】C
【例5】（2009年3月浙江省高考）在现代机械设计中，一般利用计算机技术对产品机械性能进行仿真试验，这种试验的方法属于
A．实物试验法
B．强化试验法
C．虚拟试验法
D．移植试验法
【分析】利用计算机来虚拟现实中的技术设计原型并进行试验的方法称为虚拟试验法。
【答案】C
【变式训练】4.如图所示的插座设计得非常巧妙，立式圆柱造型既节省空间，又有艺术品的美感，而且每个插口都可旋转，插入多个插头也不会拥挤。顾客在购买时不能进行的技术试验是
A.对每个插头进行通电试验
B.对每个插头旋转灵活性进行试验
C.对插座的稳定性进行试验
D.对插座的耐用性能进行试验
【变式训练】5.汽车设计制造时，为了试验汽车受到的空气阻力，根据汽车实际行驶几何相似理论、空气动力学相似理论，利用风洞进行技术试验，这种技术试验的方法属于
A.优选试验法
B.模拟试验法
C.虚拟试验法
D.强化试验法
1
技术试验的一般步骤：制定试验计划、抽取样本、进行试验、分析数据、得出结论等。特别强调试验前要进行周密设计。
试验过程中如有非预期现实要如实记录在案。
技术试验的实施与报告的写作
试验报告的格式：
试验名称
试验目的
试验准备
试验步骤
试验记录
试验总结
2 现有一个以木材为原料制作而成的衣帽架（如图所示），高度1.7米，底座为十字交叉形，（每根木料长0.5米），请你设计一个简单的试验方案，检测该衣帽架的稳定性和强度。
试验名称：衣帽架稳定性、强度的测试 试验目的：测试衣帽架的稳定性、强度。 试验准备：厚薄不同的衣服若干件、待测试衣帽架。 试验过程： ① 把衣帽架在地面上放置平稳； ② 根据设计要求，依次在各横杆一侧挂不同重量的衣服，观察并记录衣帽架是否会翻倒； ③ 在上方各横杆两侧依次挂相同数量的衣服，观察并记录横杆的破坏（？--形变）情况。
(高考样题)
答题规范：格式、内容
最大承重力？
1.小张家里装修完以后，觉得在房间进门处缺少一个鞋柜，此处可利用的空间尺寸为长800mm、宽250mm、高2800mm，于是设计制作了一个方便又实用的鞋柜。请你为检测鞋柜的强度设计
一个小试验，简述试验步骤。
用手抓在鞋柜一侧，左右方向推拉鞋柜，应无明显晃动和变形；两手分别抓在鞋柜两侧的中间位置，在前后方向推拉鞋柜，应
无明显变形；两手分别抓在鞋柜两侧，一手前一手后反方向推
拉鞋柜，应无明显的扭曲变形。
2.学校准备在公共场所放置一种如图可移动式垃圾箱。
（1）请你设计一个测试垃圾箱结构稳定性的技术试验方
案（采用方法、记录的数据及评判方法）。（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）1.多个方向用弹簧称拉垃圾箱直到垃圾箱倒地（弹簧称计数）看受多少水平力垃圾箱会倒，与其他垃圾箱进行对比。
2.往一边垃圾箱慢慢灌水，另一边空着（灌入水的体积）看垃
圾箱灌多少水（折算成质量）才倒，与其他垃圾箱进行对比。
3.放在一足够大的木板上，木板一端逐渐垫高（木板平面与地面的夹角）看垃圾箱倾角多少就会倒地，与其他垃圾箱进行对比。
（2）根据结构的稳定性，垃圾箱支撑面太小，受到外力时重心垂线容易超出支撑面。解决方法:1.增加底座质量;2.加大底座面积;3.用膨胀螺丝固定到地面;4.将箱体往下移触地。
26．应用题 雨伞是我们生活中常用品（如图所示），但雨伞的种类多，质量与价值也各不相同。请你设计一个简单的试验方案，检测雨伞的性能。
试验名称：
试验目的：
试验准备：
试验方法：
①抗风性能试验：
②防水性能试验：
雨伞性能试验
测试雨伞性能
待测雨伞、水、水盆等（需写出用到的器材）
抗风性能试验：撑开雨伞，握住伞柄，举高后用力 快速向下拉，观察雨伞是否翻转或变形，并作记录。（学生其他可行性方法均给分）
防水性能试验：撑开雨伞，在雨伞伞面上泼大量的水，或者在大雨下撑伞，观察雨伞是否漏水，并作记录。（学生其他可行性方法均给分）
设计评价从评价对象分有：1）对设计过程的评价；2）对设计成果的评价；
从评价者来分有：1）设计者自我评价（自评）；2）他人的评价（他评）。
设计评价的分类：
1.对最终产品的评价(两个基本依据)：
（1）参照设计的一般原则进行评价
（2）依据事先制定的设计要求进行评价
评价方法（坐标图的画法、表格评价）： 坐标图法进行评价
功能、形态、效率、创新、安全、操作、性能价格比、美学因素，对社会、环境、资源的影响，市场前景等
(坐标法)
注意：坐标图形面积不是越大表明产品越好，而应该是在大的前提下各个方面要保持均匀。
2.设计过程的评价
能根据设计过程中每一阶段的要求进行初步评价。
(1)设计过程是否完备;
(2)分工是否合理;
(3)采用的方法是否正确;
(4)各个环节或阶段的任务是否完成;
(5)形成的中间成果（方案）是否符合要求;
(6)全过程是否有质量控制和相应的监督、改进措施。
评价的内容
对设计过程的评价应寓于设计的全过程。
对设计过程的评价要注意: 1.各个环节或阶段的主要任务和目标； 2.各个环节或阶段之间的协调；3.阶段性成果的质量； 4.应服务于完善设计方案、促进个人发展的根本目标。
1.如图所示是一辆折叠式自
行车，它折叠后可以放在背
包里，重量只有5公斤左右。
你认为这项设计侧重于技术
设计还是艺术设计 它的侧
重点主要体现在哪些方面
技术设计；侧重功能（骑行轻便、携带方便）、结构（可折叠但有相当强度并稳定）
2.这是筷子吗？这是汤匙吗？这是汤匙筷，是一项发明！依据设计的一般原则，采用坐标图法对汤匙筷进行评价，你将如何进行评价？试用图示说明。
3.这是一款硬塑料的人形刀架，请你用学过的知识对该产品的优缺点进行评价。
答题要点：优点：创新；实用；结构稳定。缺点：不符合道德原则；安全性差。
4.如图是一种个性化的“立体”名片。它仍沿用了原先的平面化印刷，但给人以立体感。在传递文字信息的同时也传递了个人的爱好和形象，给人一种直观、清晰和创意。请对该作品的设计进行最终评价。
【例3】（2009年6月浙江省会考）电热水壶的底部，一般制成如图所示凹凸不平的形状，这样设计是为了
A．增大受热面积
B．减小底部变形
C．美观
D．制作方便
【分析】本题主要考查最终产品的评价，电热水壶的加热是利用内部的电热丝产生热量，而不是靠底部火烧的方式加热；从图中可知，做成凹凸不平只会增加制作难度。从结构来说，这些内凹同心圆可以增加强度，即能减少底部变形。
【答案】B
【例4】（2009年3月浙江省高考）如图所示是评价某产品的坐标图，以下对坐标图的分析中错误的是
A．该产品是一款有创意
的产品
B．该产品既实用又美观
C．该产品的道德问题是
技术不够规范造成的
D．该产品的性能价格比好
【分析】本题考查设计的评价，利用坐标图来呈现最终产品的评价能更直观地体现评价结果。某项坐标得分越高，表示此产品在这项指标越好，但图中不能反映两项指标之间的联系。
【答案】C
【变式训练】4.（2009年浙江省会考）通用技术课上，老师请同学们设计一个“雨伞柜”用于放雨伞。陈晓丽同学设计了如图所示的方案，王凯同学对该方案进行了评价。请你补充完整王凯同学的评价，在有“ ▲ ”处填上相应的内容。
草图画得比较工整，文字说明比较完整；设计了 ①▲ ，方便雨水的收集；考虑到长柄伞和折叠伞的不同规格，有利于 ②▲ ；采用无门结构，有利于 ③▲ ；但是图上没有 ④▲ ，无法知道柜子的大小。
【变式训练】3.为了对一个台灯做出正确的评价，需要从多方面进行考察。下列选项中不属于对最终产品评价的是
A.造型优美 B.结构稳定
C.分工明确 D.光线柔和
