資源簡介

(共34張PPT)
結 構 與 設 計
結構的本質（功能）：承受力和抵抗變形
一、初識結構
1、無處不在的結構
（1）結構的含義和功能（理解）
結構（structure)：是指事物的各個組成部分之間的搭配和排列,確定的搭配和排列決定了事物的性質和形態。
世界上任何事物都存在結構,結構多種多樣且決定著事物存在的性質。
雷達
螢火蟲
防毒面具
掘土機的懸臂
化學熒光燈
快速掃描系統
鐮刀
野豬的鼻子
蝙蝠
鶴
青蛙眼
螳螂
自然界中形形色色的結構給了人們無限的創造靈感和啟示
實心結構
框架結構
殼體結構
依據不同，分類就不同
力學架構與形態
（2）常見結構的類型（重點）
實心結構：結構體本身是實心的
受力特點：外力分布在整個體積中，如實心墻，大壩。
框架結構：結構體由細長的構件組成的結構
受力特點：支撐空間而不充滿空間。如鐵架塔，建筑用腳手架，廠房的框架。
殼體結構：通常是指層狀的結構
受力特點：外力作用在結構體的表面上，如安全帽，貝殼。
練習：
指出下列物體的結構類型：
柵欄
圓形陶瓷裝飾品
冰山
高層建筑物的穹頂
鋼化玻璃鍋蓋
汽車外殼
人的頭蓋骨
框架結構
殼體結構
實體結構
殼體結構
殼體結構
殼體結構
殼體結構
在生產和生活實際中，很多物體的結構由兩種或兩種以上的基本結構類型組合而成的。
二、典型結構分析 -------結構與力
1、 構件的基本受力形式（理解）
多種多樣
在上圖中，吊蘭的支撐架承受 力，橋墩承受來自橋面，橋上負載的 力，兩端被托住的梁受到 力，大壩承受 力等。
拉
壓
支撐
側壓
二、典型結構分析
-------結構與力
2、 變形及其類型（理解）
變形：構件受外力作用時，要發生形狀或大小的改變，這種改變叫變形
類型：拉伸、壓縮、彎曲
練習：
1、拔河比賽中使用的繩子受到的外力是 ，所產生的變形為 。
2、凳子在使用過程中要受到外力的作用，凳子腿承受的外力是 ，所產生的變形為 。
凳子面也要外力作用并產生變形，這種變形
為 變形。
A、拉力 B、壓力 C、剪切力 D、扭轉力 E、彎曲力
F、拉伸 G、壓縮 H、彎曲
A
F
B
G
H
穩固結構的探析
結構的強度
結構的穩定性
三、結構的強度與穩定性
同學們上課時要使用凳子，凳子能夠承受人的重力這是一個 問題，那么凳子會不會左右晃動、搖擺，則是一個的 問題。
強度
穩定性
結構的強度
結構的強度是指：
結構具有的抵抗被外力破壞的能力
內力與應力
內力：當一個結構受到外力作用時,內部各質點之間的相互作用會發生改變, 產生一種抵抗的力 , 稱為內力。
應力：應力是構件的單位橫截面上所產生的內力。
當應力達到某一極限值時, 結構就會遭到破壞。用公式表示應力為：σ =F/s, 其中 ,F 是內力 ,S 是受力面積 , σ是應力。
結構的強度
應力小了，變形就小了，也就是抗變形能力大了，也就是強度大。
影響結構強度的主要因素
結構的強度
1、結構的形狀
三角形是框架結構中最基本的形狀之一,它結實、穩定，所用材料最少。
法國蓬皮杜藝術中心
影響結構強度的主要因素
結構的強度
2、結構的材料
一個堅固的梁的材料必須具有好的抗拉力、壓力、剪切力和扭曲力的性能，所以，梁通常由不止一種材料制成。如一根混凝土梁含有加固鋼筋，混凝土擅長抗壓力，而鋼筋擅長抗拉力，它們共同形成了非常牢固的結構。
影響結構強度的主要因素
結構的強度
3、材料的連接方式(P28)
不同的材料有不同的連接方式：
一般來說，金屬采用 ;
木材采用 ;
塑料采用 ;
玻璃采用 。
（1）膠接、（2）榫接、（3）焊接、
（4）鉚接、（5）釘接
3、4
1、2、5
1
1
影響結構強度的主要因素
形狀
材料
材料的連接方式
穩固結構的探析
結構的強度
結構的穩定性
——結構在負載的作用下維持其原有平衡狀態的能力。
結構的穩定性
影響結構穩定性的主要因素
結構的穩定性
重心位置的高低
結構與地面接觸所形成的支撐面大小
影響結構穩定性的主要因素
結構的穩定性
結構的形狀
討論：照相機的三角支架、A字形梯及屋頂三角形支架的穩定性
影響結構穩定性的主要因素
重心的位置
結構的形狀
思考：不穩定的結構對我們是否有用處？
利用倒置的啤酒瓶實現預報地震的功能。
四、結構與功能
結構對事物的功能和作用產生著直接影響，結構的改變可能導致功能的變化
五、簡單的結構設計
結構設計應考慮的主要因素：
五、 經典結構的欣賞
趙州橋
及時鞏固：
1、完成導學案
2、完成《高考總復習》P21

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