高中通用技术学考复习技术与设计2第一章结构及其设计教学课件

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一、常见结构的认识考点一感知丰富的结构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。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共同的追求。
考点二认识结构的受力(1)从力学角度分析,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。一个较复杂的结构由许多不同的部分组成,这些组成部分通常被称为构件。(2)根据构件的受力和变形的形式,我们可将构件分为受拉、受压、受剪切、受弯曲和受扭转这五种基本形式。知识拓展:先进的测试设备:拉压测试仪——测抗拉、抗压特性扭矩测试仪——测扭矩螺钉扭断力测试机——测试螺钉扭力
【名师点拨】 结构的受力分析1.注意构件可能同时受到几种不同形式力的作用。2.注意不同受力的特点:受弯曲:在通过构件轴线的平面内,承受垂直于构件轴线的外力或外力偶的作用。受剪切:构件承受两个作用线相距很近、大小相等、方向相反的力。受扭转:构件两端受到两个在垂直于轴线平面内的力偶作用,两力偶大小相等,转向相反。
典例1(2020·1月浙江选考)如图所示的压紧机构,在力F的作用下(如图a所示),推杆通过连杆和摆杆带动压杆逆时针摆动,将工件压紧。当连杆与摆杆相重合,并与压杆相垂直时(如图b所示),工件受到的压紧力最大,此时连杆、摆杆、压杆的主要受力形式是(　　)
A.连杆受拉、摆杆受弯曲、压杆受压B.连杆受压、摆杆受拉、压杆受弯曲C.连杆受弯曲、摆杆受压、压杆受拉D.连杆受压、摆杆受压、压杆受弯曲
答案 B　解析 本题考查的是构件的受力分析。当连杆与摆杆相重合,并与压杆相垂直时,连杆把压杆牢牢地压下来,从而将工件压紧,而力的作用是相互的,工件对压杆有向上的压力,压杆另一端与机座相连,故压杆受弯曲。压杆对连杆有向上的反作用力,所以连杆受压。而摆杆的作用是将整个结构体的状态保持住,起固定作用,所以摆杆受拉力。
考点三辨析结构的类型结构的分类多种多样,从形态方面考虑,有实体结构、框架结构和壳体结构等基本类型。
在生产和生活实际中,很多物体的结构是由两种或两种以上的基本结构类型组合而成的,如埃菲尔铁塔,它的塔基是由实体结构组成,塔身由框架结构组成。
二、稳固结构的探析考点一探析结构稳定性结构的稳定性是指结构在荷载的作用下维持其原有平衡状态的能力。影响结构稳定性的因素有多种,主要有重心的位置、支撑面的大小和结构的形状等。对于一个处于静止状态的结构而言,如果重心的垂足落在结构的支撑面内,就不会出现倾倒。影响结构稳定性的因素是相互关联的,需要综合考虑各种因素来讨论结构的稳定性。物体在静止状态与运动状态下的稳定性条件也是不同的。
典例2(2019·6月浙江学考)如图所示是一款篮球架,为了提高其稳定性,下列说法中不正确的是(　　)
A.重心位置要低B.平衡块向后移C.结构形状要合理D.横梁质量要大
答案 D　解析 本题考查结构的稳定性。横梁质量大,能增加结构强度,但重心位置升高,稳定性下降,D项错误,符合题意。
考点二探析结构强度(1)结构的强度是指结构具有的抵抗被外力破坏的能力。【名师点拨】 这里“破坏”的含义与日常生活中的含义不完全一样。对于抗拉与抗压性能相同的材料,破坏是指在外力作用下,构件发生变形,外力去除后构件出现明显的不能恢复的变形,从而不能正常工作,即构件破坏。对于抗压性能远大于抗拉性能的材料,断裂即破坏。(2)内力:当结构构件受到外力作用时,内部各质点之间的相互作用发生改变,产生一种抵抗外力与形变的力。
(3)应力:构件单位横截面积上所产生的内力。可用如下关系式表示:σ=FN/A,其中FN为内力,A为受力面积,σ是应力。应力可以作为表示结构构件强度的基本指标。(4)结构的强度与结构的形状、结构的材料、结构的连接方式等因素有密切的关系。【名师点拨】 在结构设计中,一些结构只要稍加改变就可以大大提高强度。如将平面薄板改为蜂窝板、瓦楞板等,在薄板制品中加入加强筋或凸缘、翻边结构等。(5)结构的连接方式多种多样,按构件之间能否转动来分类,可分为铰连接和刚连接。
三、结构功能的实现考点一感悟结构与功能的关系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。事物的结构决定了其功能。功能往往是人们需求的体现。设计中往往通过改变结构实现不同的功能。功能的实现,需要相应的结构来保证。结构与功能的关系往往还需要考虑使用的环境、时间等因素。结构在规定的使用期限内和规定的条件下,完成预定功能的可能性,称为可靠性。它是安全性、适用性和耐久性的总称。
【名师点拨】 结构与功能的关系简述1.结构决定功能;2.结构的可调节性;3.结构的可靠性。
考点二欣赏经典结构的案例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。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设计案例。赏析结构设计作品,可以从技术与文化两个角度进行。(1)技术的角度主要有: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)文化的角度主要有:结构的文化寓意与传达,公众认可的美学原则,反映时代、民族、习俗方面的特征,结构的个性特征等。我们身边的生活用品,桌子、椅子、柜子等物品,都是结构与功能、材料、技术、艺术的统一。
四、简单结构的设计考点一分析结构设计应考虑的主要因素1.结构设计的目标及要求在进行结构设计时,必须明确设计的目标,抓住主要因素展开工作。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。2.结构设计应考虑的主要因素为实现结构设计的基本目标,进行结构设计时应考虑的主要因素有稳定性、强度、安全性、适用性、耐久性和成本控制要求等。不同的结构设计应考虑的因素各有侧重,但无论在哪一类用途的结构设计中安全都是至关重要的因素。
考点二设计并制作站立式办公桌流程:确定项目→设计目标及要求→设计分析→方案选择→制作→试验→优化。
典例3图甲所示是学校走廊里的电线管道,长螺杆固定在房顶上,图乙所示的连接件通过六角螺母安装在长螺杆上将管道托住。问:
(1)连接件两边弯折主要是为了提高　　　　的能力(在A.抗压;B.抗拉;C.抗扭转;D.抗弯曲中选择合适的一项,将序号填入横线处); 
(2)在安装时需要拧紧六角螺母,下列工具中最合理的是　　　　　　　　　。
答案 (1)D　(2)A解析 (1)两边弯折,是为了增加强度,因螺杆固定在房顶上,两边是向上的拉力,中间是管道对其的压力,所以整体受弯曲力,提高抗弯曲的能力。(2)拧螺母,用扳手。
1.(2021高二下·宁波期中)下列有关结构的说法,正确的是(　　)A.结构是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列B.结构广泛存在于世界各处,且全部都是由人设计和制造的C.从力学角度来看,结构是指可承受—切外力的架构形态D.电灯泡的结构类型属于实体结构
2.(2020·1月浙江学考)如图a所示的结构由两根木档采用榫接而成,其中一根木档的结构如图b所示,对应的另一根木档结构是(　　)
3.如图所示施工人员转动卷扬机,卷扬机通过钢丝绳向上拉电线杆。图示状态,电线杆一端被拉起,力F作用在手柄上,摇臂与电线杆主要受力和变形的形式是(　　)A.摇臂受压、受弯,电线杆受弯B.摇臂受弯、受扭转,电线杆受拉C.摇臂受压、受扭转,电线杆受拉D.摇臂受弯、受扭转,电线杆受弯
答案 D 　解析 力F作用于手柄上,手柄对摇臂的力作用于摇臂一端,使得摇臂有受弯的趋势,摇臂在力的作用下会顺时针方向转动,又有受扭转的趋势,所以摇臂受弯、受扭转;电线杆两端受力,分别是钢丝绳对它的拉力和地面对它的支持力,同时存在自身的重力,电线杆受弯。
4.(2020·7月浙江学考)如图所示是穿孔带推进装置,轴承座、滑轨1、滑轨2均固定在机座上,转臂与连杆、连杆与滑块、滑块与拨杆之间均为铰连接。当电机带动转臂转动时,转臂通过连杆带动滑块,滑块上的拨杆推动穿孔带。当穿孔带按图示箭头的方向移动时,连杆、拨杆的主要受力形式是(　　)
A.连杆受压、拨杆受压B.连杆受压、拨杆受弯曲C.连杆受弯曲、拨杆受压C.连杆受弯曲、拨杆受弯曲
5.(2020·1月浙江学考)如图所示是一种压紧机构。在力F的作用下,推杆通过摆杆、连杆带动压杆向左运动,将工件压紧。此时推杆、连杆、压杆的主要受力形式是(　　)
A.推杆受压、连杆受弯曲、压杆受剪切B.推杆受剪切与受弯曲、连杆受压、压杆受压C.推杆受压与受弯曲、连杆受压、压杆受压与受弯曲D.推杆受剪切、连杆受剪切、压杆受弯曲
6.(2020·1月浙江学考)如图所示是一款硬纸板插接而成的可拆卸式桌子,关于该桌子的结构分析中不合理的是(　　)A.釆用插接方式,连接牢固B.桌子与地面接触形成较大的支撑面,稳定性好C.桌面采用两层纸板,增加强度D.中间的支撑板将侧板连在一起,使结构具有较好的稳定性