结构与设计（复习学案）
【学习目标】
1、了解结构的涵义，能从力学的角度理解结构的概念和一般分类。
2、能结合1～2种简单的结构案例，分析结构是如何承受应力的。
3、能通过技术试验分析影响结构的强度和稳定性的因素。
4、能确定一个简单对象进行结构设计，并绘制设计图纸，做出模型或原型。
5、能从技术和文化的角度欣赏并评价典型结构设计的案例。
【自主学习要求】
1、根据学习目标的要求，利用本学案结合教材进行自主学习，用铅笔标注知识要点和疑问点，学习完成后在学案上画出本单元的知识结构图。
2、思考题在独立思考的基础上进行同桌合作，然后老师安排学生进行全班交流展示，其他同学补充。
【知识梳理与拓展】
一、常见结构的认识
１．结构是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列。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。
⑴思考：有没有结构的物质吗？
⑵形形色色的结构给了人们无限的创作灵感和启示，请问你都知道人类得到哪些启示？
⑶合理的结构是事物存在的基础，卓越的结构是设计者和制造者的追求的目标。在生活中你见到了哪些结构是卓越的结构，为什么？
２．结构与力
⑴结构：从力学的角度来说，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。每个物体都有它特定的架构形态，这种架构形态体现着它的结构，一个较复杂的结构由许多不同的部分组成，这些组成部分通常称为构件。
⑵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。应力是构件的单位横截面上所产生的内力，当应力达到某一极限值时，结构就会遭到破坏。用公式表示应力为σ=F/S，其中，F是内力，S是受力面积，σ是应力。
⑶生产生活中常见的结构都能抵抗来自外界的各种作用力和自身重力。构件的受力形式多种多样，基本受力形式有拉力、压力、剪切力、扭转力和弯曲力，很多情况下，构件可能同时受到几种不同形式的力的作用。
思考：请将构件的受力方式与表述连起来
拉力 作用于物体，使它产生弯曲的力
压力 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
剪切力 挤压物体的力
扭转力 物体所承受的拉拽力
弯曲力 反方向向物体两端均匀施力，使物体发生扭转形变的力
３．结构的类型：
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结构。它的受力特点是，外力分布在整个体积中。
框架结构：结构体由细长的构件组成的结构。其特点是，支撑空间而不充满空间。
壳体结构：层状的结构。它的受力特点是，外力作用在结构体的表面上。
【巩固训练】
1、 是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列，结构多样性决定着事物存在的性质。
2、在自然界，蜂窝、蜘蛛网、大树、动物的身体与器官等都有特定的 ，这些形形色色的结构给了人们无限的创造灵感和启示。通过对自然界中结构的分析和研究，人们将其成果应用到 领域，更好地服务于人类。
3、在技术领域。一把锤子、一辆汽车、一座桥、一幢房子都具有特定的结构。 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。因此，合理的结构是 质 ,卓越的 是设计者和制造者的重要追求。
4、一个较复杂的结构由许多不同的部分组成，这些组成部分通常称为 。如自行车的车轮、气门等。
5、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 。应力是构件的单位横截面上所产生的内力，当应力达到某一极限时，结构就会遭到破坏。用公式表示为Ơ=F/S，其中F是内力，S是受力面积，Ơ是应力。
6、分析结构的受力情况时，首先要清楚组成结构的构件受到哪些力的作用；其次要清楚在这些力的作用下，构件能否安全、可靠地工作，也就是对构件进行承载能力分析。构件的受力形式多种多样，基本受力形式有 、 、 、扭转力和弯曲力，很多情况下，构件可能同时受到几种不同形式的力的作用。
7、根据物体的结构形态，通常将结构分为 、 和壳体结构三种基本类型。实体结构是指结构体本身是实心的结构。它的受力特点是， ，如实心墙、大坝等；框架结构是指结构体由细长的构件组成的结构。其特点是， ，如铁架塔、建筑用脚手架，厂房的框架等；壳体结构是指层状的结构。它的受力特点， ，如摩托车手的头盔、飞机的外壳、贝壳等。
8、我们所用的板凳属于（ ）结构。A实心结构 B框架结构 C空心结构 D壳体结构
9、在举办运动会的时候，运动员在单杠上做大回环姿势时，会使杠体产生（ ）变形。
A拉伸 B弯曲 C压缩 D断裂
10、下列属于拱结构特点的是（ ）。① 矩形平面。② 美观③ 有利于承载
A ① ② B ① ③ C ② ③ D ① ② ③
二、稳固结构的探析
1. 结构与稳定性
（1） 结构的稳定性：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。
影响结构稳定性的主要因素：有重心位置的高低、结构与地面接触所形成的支撑面的大小和结构的形状等。
思考：在生活中你见到过哪些稳定的结构，哪些不稳定的结构？
2．结构与强度
（1）结构与强度：结构的强度是指结构具有的抵抗被外力破坏的能力。
（2）影响结构强度的因素：结构的形状、使用的材料、构件之间的连接方式等因素有密切的关系。
（3）结构的构件之间的连接方式：
①铰连接 不能相对移动，可以相对转动； ② 刚连接 不能相对移动，也不能相对转动；
3．结构与功能：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。结构的改变可能导致功能的变化。
思考：哪些产品或生活用品是因为局部结构改变而使它的功能发生变改的呢？
三、简单结构的设计
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。在设计中设计要符合使用者对设计对象的稳定性和强度要求，安全因素，公众和使用者的审美需求，使用者的个性化需要，对设计对象的成本控制要求和一定的使用寿命等。
四、经典结构的欣赏
优秀的结构设计不仅表现在结构的实用功能上，也表现在形式上，特别是功能与形式的统一上。古今中外许多能工巧匠把结构的功能与形式恰当地结合起来，形成了一些经典的结构。
赏析结构设计作品，可从技术与文化两个角度进行。
（1）技术的角度：结构的使用功能。结构的稳固耐用，结构的造型设计和创意和表现力，材料的使用的合理性，工艺制造的精湛程度等。
（2）文化的角度：结构的文化寓与传达，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。
【巩固练习】
1、结构的稳定性是 的能力。
2、影响结构稳定性的因素有多种，主要有 、结构与地面接触所形成的 和结构的形状等。对于一个结构而言，如果 落在结构底面的范围内，就是稳定的，不会出现倾倒。
3、 在日常生活中有着广泛的应用，一方面人们利用稳定的结构抵抗外力、承受负载，另一方面又利用不稳定的结构实现某些功能。如在地震多发地区，人们将啤酒瓶之类的物体倒置在地上，利用这一不稳定的结构实现预报地震的功能。
4、结构的强度是指结构 。结构的强度与结构的形状、使用的材料、构件之间的连接方式等因素有密切的关系。三角形是框架中最基本的形状之一，它结实、稳定，所用材料最少。
5、我国的硬木家具之所以受到世界瞩目的主要原因是 。
6、影响结构稳定性的因素有（ ）。
①物体的形状。②材料。③材料之间的联接方式。④物体重心的位置。
A①②③ B②③ C①④ D①②③④
7、我们常用的A形梯不采用铅合金片，而是采用长方形截面的构件，这说明以下哪能个因素（ ）影响着结构的强度？
A材料 B形状 C 构件 D连接方式
课堂小结：
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