資源簡介

(共44張PPT)
第一單元 結(jié)構(gòu)與設(shè)計
——常見結(jié)構(gòu)的認識
無處不在的結(jié)構(gòu)
結(jié)構(gòu)是指事物的各個組成部分之間的有序搭配和排列。
世界上任何事物都存在結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)多種多樣且決定著事物存在的性質(zhì)。
金剛石和石墨的物理性質(zhì)為什么有很大的差別？
金剛石和石墨中的碳原子的排列結(jié)構(gòu)不同
無處不在的結(jié)構(gòu)
DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)
DNA的堿基組成和排列順序決定著生物的遺傳特性
無處不在的結(jié)構(gòu)
自然界
科羅拉多大峽谷
無處不在的結(jié)構(gòu)
蜂巢
蜂巢優(yōu)點：使用最少的材料，制造盡可能寬敞的空間，無縫隙。如果蜂巢呈圓形或八角形，會出現(xiàn)空隙；如果是三角形或四角形，那么面積會減小，所以在這些形狀中六角形是效率最好的。
無處不在的結(jié)構(gòu)
謎語
南陽諸葛亮，
穩(wěn)坐軍中帳，
擺起八卦陣，
單捉飛來將。
無處不在的結(jié)構(gòu)
無處不在的結(jié)構(gòu)
大自然——最完美的設(shè)計師
自然界中許多形形色色的結(jié)構(gòu)，給了人們無限的創(chuàng)造靈感和啟示，通過對自然界中結(jié)構(gòu)的分析和研究，人們將其成果應用到技術(shù)領(lǐng)域，更好地服務(wù)于人類。
思考：
生產(chǎn)生活中還有哪些產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)是受到自然界事物結(jié)構(gòu)的啟發(fā)而產(chǎn)生的？
無處不在的結(jié)構(gòu)
蒼耳子
無處不在的結(jié)構(gòu)
尼龍搭扣
鳥
鷹眼
導彈跟蹤系統(tǒng)
飛機
蒼蠅的復眼包含4000個可獨立成像的單眼，能看清360度范圍內(nèi)的物體。在蠅眼的啟示下，人們制成了由1329塊小透鏡組成的一次可拍1329張高分辨率照片的蠅眼照像機，在軍事、醫(yī)學、航空、航天上被廣泛應用。
無處不在的結(jié)構(gòu)
蒼蠅
蠅眼照相機
蜂窩構(gòu)造由無數(shù)個大小相同的正六邊形的房孔組成，這種結(jié)構(gòu)強度很高，重量很輕，還有益于隔音和隔熱。
無處不在的結(jié)構(gòu)
蜂窩
散熱機箱
在技術(shù)領(lǐng)域，產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)更是豐富多彩
無處不在的結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
鳥巢和水立方
故宮
自由女神像
大本鐘
悉尼歌劇院
雙子塔
泰姬陵
圣索菲亞大教堂
無處不在的結(jié)構(gòu)
結(jié)構(gòu)影響著它們的性質(zhì)和功能，結(jié)構(gòu)方面存在的一個小問題也許就 會導致重大事故的發(fā)生。合理的結(jié)構(gòu)是事物存在的基礎(chǔ)，卓越的結(jié)構(gòu)是設(shè)計者和制造者的重要追求。
慘痛教訓
案例分析：魁北克大橋的坍塌
設(shè)計師擅自改變橋的結(jié)構(gòu)。不合理的結(jié)構(gòu)會使結(jié)構(gòu)或材料所受到的外力超過其承受的極限。　　
無處不在的結(jié)構(gòu)
思考：大橋坍塌的原因是什么？
工程師之戒
內(nèi)容結(jié)構(gòu)
人員的學歷結(jié)構(gòu)
無處不在的結(jié)構(gòu)
社會領(lǐng)域
含義：結(jié)構(gòu)體本身是實心的結(jié)構(gòu)
受力特點：外力分布在整個體積中
大壩
長城
埃及法老像
結(jié)構(gòu)的類型
實體結(jié)構(gòu)
希臘帕特農(nóng)神廟
（又稱雅典娜神廟）
含義：結(jié)構(gòu)體由細長的構(gòu)件組成的結(jié)構(gòu)
受力特點：能承受豎向重力和水平方向的荷載
建筑用腳手架
結(jié)構(gòu)的類型
框架結(jié)構(gòu)
含義：層狀的結(jié)構(gòu)
受力特點：外力作用在結(jié)構(gòu)體的表面上
貝殼
頭盔
蒙古包
結(jié)構(gòu)的類型
殼體結(jié)構(gòu)
組合結(jié)構(gòu)是由兩種或兩種以上的基本結(jié)構(gòu)類型組合而成的。
多形體結(jié)構(gòu)設(shè)計的綜合
完美的城市
人們追求的
結(jié)構(gòu)的類型
物體結(jié)構(gòu) 實體結(jié)構(gòu) 框架結(jié)構(gòu) 殼體結(jié)構(gòu) 組合結(jié)構(gòu) 受力特點
柵 欄
圓形陶瓷裝飾品
冰 山
高層建筑的穹頂
鋼花玻璃鍋蓋
竹 排
汽車外殼
人的頭蓋骨
古羅馬斗獸場
豎向與水平方向荷載
外力作用在結(jié)構(gòu)體的表面
馬上行動：指出表中物體的結(jié)構(gòu)類型及受力特點
外力作用在結(jié)構(gòu)體的表面
外力作用在結(jié)構(gòu)體的表面
外力作用在結(jié)構(gòu)體的表面
外力作用在結(jié)構(gòu)體的表面
外力分布在整個體積中
綜合受力
豎向與水平方向荷載
結(jié)構(gòu)的類型
結(jié)構(gòu)與力
生活中常見的結(jié)構(gòu)都要承受一定力的作用。那么結(jié)構(gòu)與力有什么關(guān)系呢？
分析上圖中橋梁和椅子的共同之處：
這些結(jié)構(gòu)都具有一定的形狀
都需要承受外力的作用
在一定范圍內(nèi)都具有抵抗其形狀和大小改變的能力。
從力學角度來說, 結(jié)構(gòu)是指可承受一定力的架構(gòu)形態(tài), 它可以抵抗能引起形狀和大小改變的力。
一個復雜的結(jié)構(gòu)由許多不同部分組成，這些組成部分通常稱為構(gòu)件。
結(jié)構(gòu)與力
分析結(jié)構(gòu)的受力情況時
首先要清楚組成結(jié)構(gòu)的構(gòu)件受到哪些力的作用；
其次要清楚在這些力的 作用下，構(gòu)件能否安全、可靠地工作，也就是對構(gòu)件進行承載能力分析。
構(gòu)件的受力形式有哪些呢？
結(jié)構(gòu)與力——構(gòu)件的受力形式
構(gòu)件受到拉力的作用
結(jié)構(gòu)與力——構(gòu)件的受力形式
拔河時繩子受拉
蕩秋千時吊索受拉
結(jié)構(gòu)與力——構(gòu)件的受力形式
趁熱打鐵，鐵塊受壓
橋梁的橋墩受壓
構(gòu)件受到壓力的作用
若一個物體承受與之垂直的負荷時，一般稱其為梁。受此一負荷后梁必會產(chǎn)生彎曲現(xiàn)象。
結(jié)構(gòu)與力——構(gòu)件的受力形式
引體向上運動時，橫桿受彎曲
構(gòu)件受到彎曲力的作用
當構(gòu)件承受外力作用時，其一部分發(fā)生滑動或剪斷之傾向時，即會產(chǎn)生剪切力。
兩個距離很近、大小相等、方向相反、作用于同一物體上的平行力
結(jié)構(gòu)與力——構(gòu)件的受力形式
剪刀剪紙時，
紙受剪切
構(gòu)件受到剪切力的作用
結(jié)構(gòu)與力——構(gòu)件的受力形式
構(gòu)件受到扭轉(zhuǎn)力的作用
扭毛巾時毛巾受扭轉(zhuǎn)
結(jié)構(gòu)與力——構(gòu)件的受力形式
受拉
受壓
受彎曲
受剪切
受扭轉(zhuǎn)
結(jié)構(gòu)與力——構(gòu)件的受力形式判斷技巧
將一個火腿腸從中間截為兩段，請分析其受什么力？
用工具： （1）刀切開
（2）剪刀剪開
空手： （3）掰彎
（4）扭斷
（5）拉斷
受壓
受剪切
受彎曲
受扭轉(zhuǎn)
受拉
結(jié)構(gòu)與力——構(gòu)件的受力形式
思考：梁只是由混凝土材料構(gòu)成的嗎
一般的構(gòu)件都受到多種力的同時作用
結(jié)構(gòu)與力——構(gòu)件的受力形式
結(jié)構(gòu)與力——構(gòu)件的受力形式
鋼筋混凝土橫梁的受力與位置
例 [2016.10浙江]如圖所示為鋼筋混凝土橫梁的受力變形示意圖。由于混凝土擅長抗壓力，而鋼筋擅長抗拉力，為了合理利用鋼筋，下列對橫梁的分析中正確的是(　　)
A．上部彎曲的程度比下部大，應在上部布置粗鋼筋，下部布置細鋼筋
B．上、下都受彎曲，應在上部和下部布置相同的鋼筋
C．上部受壓，下部受拉，應在上部布置細鋼筋，下部布置粗鋼筋
D．上部受拉，下部受壓，應在上部布置粗鋼筋，下部布置細鋼筋
C
例題精講
【解析】本題考查梁的受力分析。常見的題目是考查外部施加的力使構(gòu)件受力的分析，而本題的視角從外部轉(zhuǎn)移到了構(gòu)件本身(構(gòu)件內(nèi)部)。實際上，在沒有其他構(gòu)件對本構(gòu)件施加外力的情況下，其本身重力的作用下也會產(chǎn)生各種不同形式的力。
橫梁整體受彎曲，梁的上部受壓，下部受拉，所以應在上部布置細鋼筋，混凝土的比例高抗壓，下部布置粗鋼筋，鋼筋的比例高抗拉。
例題精講
結(jié)構(gòu)與力——構(gòu)件的受力形式
測試結(jié)構(gòu)抗拉、抗壓等特性
測試和檢測各種瓶蓋開合
測試螺釘扭力
物理學與通用技術(shù)研究力的角度不同，物理學往往研究外力，把物體當質(zhì)點，哪怕是地球，在研究它繞太陽轉(zhuǎn)動時，仍把它當作質(zhì)點。
技術(shù)學則關(guān)注一個物體內(nèi)部受力情況。
　 在分析結(jié)構(gòu)的構(gòu)件受力過程中，其側(cè)重點是力引起結(jié)構(gòu)的形變和破壞，物理中力學分析的側(cè)重點是力會改變運動狀態(tài)。因此，在分析受力情況的過程中，不應只注意靜態(tài)受力與運動狀態(tài)，而忽視了結(jié)構(gòu)的形變和破壞。
結(jié)構(gòu)與力——構(gòu)件的受力形式
小結(jié)
1. [2016.4浙江學考]如圖所示為一款機械手。在力F作用下，拉桿通過連桿帶動夾持手繞著銷軸轉(zhuǎn)動，將工件夾緊。連桿和夾持手的主要受力形式是(　　)
A．連桿受拉、夾持手受彎曲
B．連桿受壓、夾持手受壓
C．連桿受壓、夾持手受彎曲
D．連桿受彎曲、夾持手受彎曲
C
動態(tài)結(jié)構(gòu)解題技巧
動態(tài)結(jié)構(gòu)解題技巧
2. [2020.7浙江]如圖所示的壓緊機構(gòu)，在力F的作用下，驅(qū)動桿通過連桿1、擺桿、連桿2帶動壓桿向下運動，將工件壓緊。壓緊時，連桿1和連桿2與擺桿垂直，且連桿2與壓桿在同一直線上，此時連桿1、擺桿、連桿2、壓桿的主要受力形式是(　　)
A．連桿1受拉、擺桿受扭轉(zhuǎn)、連桿2受壓、壓桿受壓和受彎曲
B．連桿1受壓、擺桿受彎曲、連桿2受壓、壓桿受壓和受彎曲
C．連桿1受壓、擺桿受扭轉(zhuǎn)、連桿2受拉、壓桿受壓
D．連桿1受壓、擺桿受彎曲、連桿2受壓、壓桿受壓
D
動態(tài)結(jié)構(gòu)解題技巧
如果擺桿與連桿1改為剛連接（焊接），那么連桿1的受力形式主要是受彎曲。
動態(tài)結(jié)構(gòu)解題技巧
謝謝!

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