通用技术复习学案4技术2专题一结构与设计【学习目标】1、了解结构的涵义2、认识结构的主要类型：实心（实体结构）结构、框架结构、壳体结构等3、掌握结构强度的概念；知道影响因素有材料、形状、连接方式等4、掌握结构稳定性的概念；知道影响因素有重心高低、支撑面大小、结构形状等5、了解欣赏和评析典型结构设计的两个角度：技术角度、文化角度【知识要点】1、结构的涵义从力学角度：结构是能够抵抗变形和承受力、传递力的架构形态。

包括杆、板、壳以及它们的组合体，如飞机机身和机翼、桥梁、凳子等。

2、结构的分类实心结构、框架结构、壳体结构。

（另有桁架结构、拱形结构、缆索结构等）思考：下列结构是什么类型的？城墙、国家体育场(鸟巢)、国家大剧院、锅、篮球架、汽车3、结构的强度概念：结构受力后，抵抗破坏（塑性变形和断裂）的能力。

为防止结构破坏，结构必须有足够的强度（抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗扭强度、抗剪强度）思考：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。

在这个结构中，柱子受力是（）。

软绳受力是（）。

柱子主要发生的变形是（）为防止绳拉断，绳应有足够的（）强度。

影响结构强度的因素：主要有材料、形状、连接方式等（1）、材料：不同的材料抵抗破坏的能力不同，故有不同的强度；相同材料不同方向上强度可能不同，如木材在横向和纵向纹理方向上的强度不同。

(2)形状：结构的形状不同，抵抗破坏的能力即强度不同。

①整体结构形状不同：典型的是金刚石分子结构与石墨分子结构。

②构件截面的形状不同：构件截面的形状（圆形、环形、工字形、槽形、口字型、L形等）不同，强度不同。

（3）构件之间的连接方式：刚性连接：连接后的构件之间不能发生相对运动。

榫接、焊接、铆接、粘接、紧螺纹连接等形成刚性连接。

（榫接用于木材的连接，较钉接、粘接的连接强度高。

焊接及铆接属于不可拆连接。

）活动连接：连接后的构件之间可以发生相对运动。

1、铰接：构件连接后只能相对转动，不能相对移动。

如：伞骨之间的连接、门与门框之间的连接等。

2、滑动连接：构件连接后只能相对移动，不能相对转动。

如：推拉窗与窗框之间的连接。

思考：木材常用的连接方式有哪些？金属的连接方式有哪些？4、结构的稳定性：概念：结构受力时保持原有平衡状态的能力（不发生倾倒、移动的能力）称结构的稳定性。

影响结构稳定性的因素有：（1）重心位置:重心低稳定.思考：不稳定的应用有哪些？（地动仪、预测地震的倒立酒瓶、公园的跷跷板、伸缩门等）（2）支撑面的大小：结构与地面接触所围成的面积叫支撑面，较大的支撑面能保证结构有较好的稳定性。

思考：接触面是不是等于支撑面？是不是支撑面越大就一定越稳定？比萨斜塔、课桌为何不倒？（条件：重心的垂线落在支撑面内）（3）结构的形状：三角形最稳定。

5、典型结构的欣赏从两个角度来欣赏和评析：（1）技术角度：结构实现了什么功能？结构材料使用的合理性？强度、稳定性如何？制造工艺的精湛程度如何？……（2）文化角度：文化的传承（历史）、美观（造型、色彩、比例……）、习俗、结构个性等【解题思路】结构有关内容是高考重点之一。

解决与结构有关问题时，可以从强度和稳定性出发。

强度是结构受力时抵抗破坏的能力，与结构使用的材料、结构的形状及构件连接方式有关。

稳定性是结构受力时保持平衡状态的能力，与结构的重心位置（高低、是否在支撑面内）、支撑面大小、结构的形状有关。

（1）解决与强度有关问题时，可考虑下面几点：①减小构件受力。

如增加构件数目、减小受弯构件的跨距（两支承之间的距离）；②使用高强度材料。

如采用钢材代替木材、采用合金钢代替碳钢；③改变结构的形状。

如采用拱形结构、增加构件数量、加大构件的横截面积（加厚加粗）；④改变连接方式。

（2）解决与稳定性有关的问题时可考虑：①降低重心。

如增重底座、采用上小下大的结构形状②增大支撑面。

如增加斜拉绳、增大底面的面积等③改变结构形状。

如变为三角形结构【巩固练习】练习1（结构的强度）1、如图所示为一木质花架。

放上花盆后，位于上部的水平板发生变形，易发生破坏，必须有足够的强度；立柱发生变形，在处最薄弱，应力最大，为保证立柱不破坏，必须有足够的强度。

立柱与水平板的连接可采用、、等方式，其中的强度最高。

2、为增加此花架的强度，设计时可采用的方法有：（1）（2）（3）3、若采用钢材制作花架，可采用的连接方式有：、、等。

答案及解析：1、弯曲；弯曲；抗弯；压缩、横截面最小；抗压。

榫接、钉接、粘接；榫接2、从材料考虑：选用金属材料或在立柱中间加钢筋从结构形状考虑：加厚平板，加粗立柱，增加立柱根数；从连接方式考虑：榫接与粘接同时使用3、焊接、插接、螺纹连接4、如图为一小河上的用钢筋混凝土建造的梁架桥，桥面和桥墩各发生什么变形？桥面桥墩：。

如果要使桥面的承载能力提高，在原有桥的基础上结构应如何改进，说出你的设想（至少两个）：。

5、大树历经数百年的风雨，依然根深叶茂，原因是其结构的较好。

突然有一天，小明在树下发现一根折断的大树枝，原来折断处被蛀虫钻了一个洞，导致树枝被风吹断，这是因为蛀洞降低了结构的。

小明决定用木头做一个马扎，为使其坚固耐用，连接处选用最好的连接方式是。

答案及解析：4、桥面：弯曲变形；桥墩：压缩变形。

在桥墩支持力、桥面自重和桥上物体施加的压力作用下，桥面发生弯曲变形。

受桥面施加的压力作用，桥墩发生压缩变形。

设想：①从材料角度考虑：采用强度高的材料，如在桥面铺设钢板（提高抗弯强度）②从形状角度考虑：在桥中间增加桥墩，减小梁的跨距（桥面和桥墩受力均减小）等。

5、稳定性；强度；榫卯连接。

解析：根深，基础大重心低，稳定。

树枝的横截面积由于蛀洞而减小，承力能力降低。

练习2（结构的稳定性）1、画出通过甲乙丙三人重心的垂线。

比较三人的稳定性，并说明理由。

2、对结构的强度和稳定性，下列说法正确的是（）A、物体的结构强度越大，其稳定性越大。

B、照相机的三脚架稳定是因为它与地面的接触面积大。

C、结构形状不同，其稳定性也不同。

D、运动的物体无法保持稳定3、灵岩寺位于泰山西北麓，明代文学家王世贞游后叹曰：“游泰山而不至灵岩，不成游也。

”寺内辟支塔（如图）为宋代建筑，砖结构，高54米。

分析该塔是如何提高稳定性的？答案1、甲的稳定性最好，因为其重心低，支撑面大。

2、C 。

解析：A不正确，强度是结构受力后抵抗破坏的能力，稳定性是结构受力后保持不倾倒、不移动的能力。

如停靠的自行车被风刮倒，但并没有摔坏，说明自行车停靠的稳定性不好，但强度足够高。

B不正确，接触面与支撑面是两个不同的概念。

D不正确，运动的物体可以保持稳定，如骑行的自行车、旋转的陀螺。

3、塔身为上小下大，重心在塔的下部且支承面大；塔为对称结构使重心的垂线落在支撑面的对称中心上；塔的基座部分埋在土里，可以平衡作用力，固定好。

练习3（高考链接）1、（09年淄博一模题）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、高0.45米的对折床（半块床板正面及背面图），长期使用后，床面局部位置发生了变形下陷，纸质床面板损坏，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是（）①床面板选材不当，承重不足；②折叠床太高③床面中部承载较大处的钢管间距偏大；④床脚形成的支撑面太小；⑤床长度方向上设置的软铁条不能有效承力和传力。

A. ①②③B. ①③⑤C. ①④⑤D.③④⑤（2）由钢管组成的主床架和横向支承依然结实，针对性地加固即可恢复其功能。

从下面给出的方法中找出两种较好的加固措施。

（填序号）①加焊横向钢管，使支承间距变小；②床面板用纸板材料更新；③床面板更换成较厚的胶合板；④在床面上绷尼龙绳网；⑤在每块床板正中焊接一固定支腿。

（3）若选购木器厂的胶合板下脚料拼接成床面板，现有宽度为0.2m长度分别为1.6米和2米的两种板材，选购长度为米的板材合适（按平方米付款）。

原因是。

2、（09年淄博二模试题14）小明设计了一个放置CD盘的CD架，并制作了如图所示的原型。

其中“支板”、“人物造型”均使用木质材料，各构件之间采用乳胶连接。

使用中发现：支板上所放CD盘达到一定数量时，“人物造型”会被压倒、压断, 以下针对这一问题的改进措施无效的是（）A．加大人物造型与支板之间的接触面B．将人物造型改用铁质材料C．将人物造型做得更瘦更高D．人物造型与支板之间改用钉接、铆接或其他更牢固的连接方式3、太阳能热水器作为直接利用太阳能的器具已走进了千家万户。

（1）家用太阳能热水器采取了多种保温措施,请列举其中一种：。

（2）图示是一款家用太阳能热水器，其整体框架结构设计成三角形的主要原因是、。

答案：1、（1）B。

解析：变形下陷、床面板损坏是强度问题！针对强度找设计不足。

（2）①③；（3）2米；解析：板材沿床的长度方向布置，由横向钢管形成的支承间距小，床面板不易弯曲变形。

锯割次数少；床面板拼接少，整体性好。

2、C。

解析:压倒是稳定性不足，压断是强度不足。

A选项只能解决稳定性问题；B选项只能解决强度问题。

C选项稳定性、强度更差。

D选项能解决强度、稳定性不足的问题3、（1）采用绝热（保温）材料或真空隔热；（2）倾斜有利于接受阳光、三角形框架结构有利于稳定等。

4、（09年高考题34）小华喜欢做家务，他发现传统长臂式晾衣架不方便撑起挂圆领衣物，于是尝试对衣架进行改造并制作出木制可变形衣架（右图）。

（1）改造后他发现衣架出现了结构不稳定的问题。

为此他设计了4种改进方案，其中最稳定的是（）（2）制作晾衣架产生的木屑可以变废为宝用来制作蚊香，那么，使用下列哪一种工具产生的木屑最适宜直接制作蚊香？A．锯子B．斧子C．凿子D．创子答案：4、（1）C，解析：本题考查的是影响结构稳定性的因素：材料和形状，在这里很明显是说明三角形稳定性在木制可变形衣架中的应用，光有三角形还是不行，还需要考虑材料在稳定性中的作用。

（2）A，本题考查对以上四种工具的认识。

5、（淄博10月练习题55）右图是梁的受力试验，请回答以下问题。

（1）混凝土梁上加钢筋的原因是什么？（2）梁受力变形与哪些因素有关？6、车架是承受自行车在行驶中所产生的冲击载荷以及能否舒适、安全地运载人体的重要结构，应保证有足够的（强度、稳定性）。

7、为保证自行车在停靠时的稳定性，要有足够大的支撑面。

在图中画出自行车停靠时的支撑面答案：5、（1）增加梁的抗弯强度。

解析：混凝土抗压能力大。

梁承载后，发生弯曲变形，上方受压，下方受拉，混凝土梁很容易破坏。

钢筋抗拉能力大，将其布置在梁的下方，使梁的抗弯强度增加。

（2）考虑弯曲变形属于强度问题，强度与材料、形状、连接方式等有关，所以答案是：①梁的材料②梁的长度（或梁的跨距即梁支承之间的距离）③梁的截面尺寸。

另外与④梁上载荷的大小和载荷作用位置也有关。