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2019-2020年高一通用技術(shù) 第一單元第一節(jié)結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)教案 【教學(xué)目標(biāo)】 1.知識(shí)與技能： （一）了解結(jié)構(gòu)的含義。 （二）能從力學(xué)的角度理解結(jié)構(gòu)的概念和一般分類(lèi)。 （三）能結(jié)合1~2種簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)案例，分析結(jié)構(gòu)是如何承受力的。 2.過(guò)程與方法： 閱讀理解、案例分析、交流討論、師生互動(dòng)。 3.情感態(tài)度和價(jià)值觀： 能認(rèn)識(shí)到力對(duì)結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生重要影響，合理的受力是結(jié)構(gòu)存在的重要條件。 【教學(xué)重難點(diǎn)】 1.教學(xué)重點(diǎn)：掌握結(jié)構(gòu)與力。 2.教學(xué)難點(diǎn)：理解應(yīng)力與內(nèi)力的概念，學(xué)會(huì)從技術(shù)的角度分析事物的受力。 【設(shè)計(jì)理念】 引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)生活觀察和技術(shù)試驗(yàn)，對(duì)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度與穩(wěn)定性分析，解釋它的強(qiáng)度高或低、穩(wěn)定或者不穩(wěn)定的原因。引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，也可以讓學(xué)生自己根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)、興趣愛(ài)好和已有條件，自行設(shè)計(jì)和制作實(shí)驗(yàn)，并得出結(jié)論。 指導(dǎo)學(xué)生對(duì)技術(shù)實(shí)驗(yàn)與觀察的過(guò)程進(jìn)行記錄，并按照比較規(guī)范的格式寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)報(bào)告，從而培養(yǎng)良好的實(shí)驗(yàn)作風(fēng)與習(xí)慣。 【教學(xué)內(nèi)容分析】 本課是《技術(shù)與設(shè)計(jì)2》第一單元“結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)”的第一節(jié)“常見(jiàn)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)”。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)。本課時(shí)要通過(guò)展示自然界中形形色色的結(jié)構(gòu)圖以及對(duì)這些結(jié)構(gòu)分析和研究,使學(xué)生明白“結(jié)構(gòu)是指事物的各個(gè)組成部分之間的有序搭配和排列”。要讓學(xué)生知道為什么 要學(xué)習(xí)“結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)”，自然界中形形色色的結(jié)構(gòu)給了人們無(wú)限的創(chuàng)造靈感和啟示。人們將其成果應(yīng)用到技術(shù)領(lǐng)域, 是為了更好地服務(wù)于人類(lèi)。本課時(shí)還要講解構(gòu)件的基本受力形式：拉力、壓力、剪切力、扭轉(zhuǎn)力和彎曲力，講解應(yīng)力概念。當(dāng)一個(gè)結(jié)構(gòu)受到外力作用時(shí),內(nèi)部各質(zhì)點(diǎn) 之間的相互作用會(huì)發(fā)生改變, 產(chǎn)生一種抵抗的力,稱為內(nèi)力。應(yīng)力從認(rèn)識(shí)常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)開(kāi)始,通過(guò)學(xué)生熟悉的事例，展開(kāi)技術(shù)視野中的力與結(jié)構(gòu)討論，通過(guò)有趣的小試驗(yàn)，強(qiáng)化對(duì)不同類(lèi)型結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)的理解。 【學(xué)情分析】 學(xué)生對(duì)結(jié)構(gòu)雖有一定的了解，對(duì)結(jié)構(gòu)的功能和分類(lèi)也有一定的基礎(chǔ)。但較為零散，模糊。另外，學(xué)生在物理課中已學(xué)習(xí)了有關(guān)力學(xué)的知識(shí)，對(duì)物體的受力分析有比較好的基礎(chǔ)。但是由于受力分析是物理課教學(xué)中的難點(diǎn)，多數(shù)學(xué)生在受力分析中還是有困難的，所以在教學(xué)中還要利用模型演示形變的情況，分析說(shuō)明拉力、壓力、剪切 力、扭轉(zhuǎn)力和彎曲力等。 【教學(xué)過(guò)程】 [導(dǎo)入新課] （一）《技術(shù)與設(shè)計(jì)2》的簡(jiǎn)單介紹： 同學(xué)們，我們生活在科學(xué)技術(shù)高度發(fā)達(dá)的時(shí)代。我國(guó)載人航天成功，實(shí)現(xiàn)千年邀游太空夢(mèng)；長(zhǎng)江三峽順利截流發(fā)電，高峽出平湖； 水稻育種結(jié)碩果，世界領(lǐng)先……我們今天努力學(xué)習(xí)技術(shù)，是為了明天把我們的國(guó)家建設(shè)得更加美好。 前面一冊(cè)書(shū)我們學(xué)習(xí)了設(shè)計(jì)的基本知識(shí)，熟悉了設(shè)計(jì)的一般過(guò)程。我們將要學(xué)習(xí)的通用技術(shù)必2，應(yīng)用廣泛，具有寬廣的遷移價(jià)值。“技術(shù)與設(shè)計(jì)2”中的“結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)”“ 流程與設(shè)計(jì)” “系統(tǒng)與設(shè)計(jì)”“ 控制與設(shè)計(jì)”等四個(gè)主題都是具體的、通用的技術(shù)，它們具有典型意義，并與技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)聯(lián)。學(xué)習(xí)這些技術(shù)與設(shè)計(jì)的基本思想和基本方法，將使我們終身受益。同時(shí)也將使我們適應(yīng)新世紀(jì)的科技發(fā)展、知識(shí)經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的需要,成為有用的人才。 認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)，分析影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和強(qiáng)度的主要因素，將使我們理性的觀察和對(duì)待世間奇妙的結(jié)構(gòu)現(xiàn)象，將使我們學(xué)會(huì)進(jìn)行簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 說(shuō)到結(jié)構(gòu)，我們知道任何一件事物都有自己的結(jié)構(gòu)，大的我們可以看見(jiàn)的椅子，課桌，他們有自己的結(jié)構(gòu)。小的到我們化學(xué)中學(xué)習(xí)的分子也有自己的結(jié)構(gòu)。可見(jiàn)一件事物只要它存在，那它就一定會(huì)有自己結(jié)構(gòu)。所以我們說(shuō)結(jié)構(gòu)無(wú)處不在。 展示： 一、無(wú)處不在的結(jié)構(gòu)： 人們每天都在與各種各樣的結(jié)構(gòu)打交道。游樂(lè)場(chǎng)里的游樂(lè)項(xiàng)目讓人目不暇接，過(guò)山車(chē)、旋轉(zhuǎn)飛輪、旋轉(zhuǎn)木馬、旋轉(zhuǎn)飛輪等令孩子們流連忘返。觀察這些游樂(lè)設(shè)施，你會(huì)驚嘆他們結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的巧妙和堅(jiān)固。 （二）案例引入 1)自然界中的結(jié)構(gòu)。 在自然界，相同的物質(zhì)，不同的結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出不同特性的現(xiàn)象處處可見(jiàn)。 A、同樣是水，有液態(tài)、氣態(tài)、固態(tài)； B、同樣是碳，但有最硬的固體金剛石和最軟的固體石墨存在； C、化學(xué)有機(jī)物結(jié)構(gòu)不同性質(zhì)不同（色素）； D、同樣的六個(gè)字“這個(gè)人表現(xiàn)好”“ 這個(gè)人好表現(xiàn)”，但因排列不同，就形成了一褒一貶； E、用同樣的材料，做出的結(jié)構(gòu)不同的小板凳就會(huì)有不同的特性，有的穩(wěn)，有的不穩(wěn)； F、各種材料組成結(jié)構(gòu)可以使“死的”材料變成“活的”機(jī)器。如：發(fā)動(dòng)機(jī)、電子計(jì)算機(jī)、機(jī)器人、飛機(jī)、火箭…… 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)。 （1）引導(dǎo)學(xué)生觀察結(jié)構(gòu)圖。 引導(dǎo)學(xué)生分析蜂窩的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在哪里？ 蜂巢：使用最少的材料制作盡可能寬敞的空間，不會(huì)出現(xiàn)縫隙，空間使用效率最好。 蜘蛛網(wǎng)：任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)都能找到一條可通過(guò)的路徑 （2）讓學(xué)生歸納結(jié)構(gòu)概念： 結(jié)構(gòu)是指事物的各個(gè)組成部分之間的有序搭配和排列。 關(guān)鍵詞：有序 搭配 結(jié)構(gòu)的各組成部分，通常稱為構(gòu)件。例：人體結(jié)構(gòu)，分子結(jié)構(gòu)，階級(jí)結(jié)構(gòu)，文章的結(jié)構(gòu)，汽車(chē)結(jié)構(gòu)，桌子結(jié)構(gòu)，地球結(jié)構(gòu)等。 你是怎樣理解“結(jié)構(gòu)是指事物的各個(gè)組成部分之間的有序搭配和排列”，“ 結(jié)構(gòu)多種多樣且決定著事物存在的性質(zhì)”的？ 啟發(fā)：你能否舉例說(shuō)明事物的各個(gè)組成部分之間的搭配和排列改變了，事物的性質(zhì)也發(fā)生了改變。 學(xué)生舉例說(shuō)出身邊常見(jiàn)事物的結(jié)構(gòu)：課桌、圓珠筆、課本、水杯、粉筆盒、書(shū)包等 人的染色體有X染色體、Y染色體之分，X染色體、Y染色體不同的搭配和排列，決定這個(gè)人是男人還是女人。 形形色色的結(jié)構(gòu)能給人以美的享受，給人創(chuàng)造的靈感和啟示。人們將其成果應(yīng)用到技術(shù)領(lǐng)域, 更好地服務(wù)于人類(lèi)。 螞蟻力量非凡的嘴巴給了科學(xué)家們發(fā)明推進(jìn)體系的微型機(jī)器人的靈感，美國(guó)伊利諾大學(xué)香檳分校的生態(tài)學(xué)家兼昆蟲(chóng)學(xué)家安德魯蘇雷茲他告訴《生命科學(xué)》雜志：“如用于營(yíng)救工作的機(jī)器人?！? (3）讓學(xué)生閱讀案例： 蒼耳子與尼龍搭扣；鳥(niǎo)與飛機(jī)；鷹眼與導(dǎo)彈跟蹤系統(tǒng)（重點(diǎn)討論）。 提問(wèn)：為什么鷹可以在幾千米的高空準(zhǔn)確無(wú)誤地辨別地面上的動(dòng)物？ 鷹可以在幾千米的高空準(zhǔn)確無(wú)誤地辨別地面上的動(dòng)物，這是因?yàn)樗难鄄拷Y(jié)構(gòu)比較特殊。人類(lèi)每只眼睛的視網(wǎng)膜上都有一個(gè)凹槽，叫做中央凹。而老鷹眼中的中央凹卻有兩個(gè)，這兩個(gè)中央凹的作用不同，其中一個(gè)專門(mén)用于接收來(lái)自鷹頭側(cè)面物體的像，另一個(gè)用于接收來(lái)自鷹頭前方物體的像。這樣，老鷹的視覺(jué)范圍就寬多了，能兼顧前方和側(cè)面。根據(jù)鷹眼的結(jié)構(gòu)，人們正在研制“鷹眼”導(dǎo)彈系統(tǒng)。這種導(dǎo)彈系統(tǒng)能自動(dòng)尋找、識(shí)別目標(biāo)并跟蹤攻擊。 提問(wèn)：除了根據(jù)鷹眼的結(jié)構(gòu)，人們正在研制“鷹眼”導(dǎo)彈系統(tǒng)以外，你還受到哪些啟發(fā)？ 提問(wèn)：如果在人類(lèi)的視網(wǎng)膜上象鷹一樣有兩個(gè)凹槽，世界將會(huì)如何變化？ 提問(wèn)：將來(lái)運(yùn)用技術(shù)手段在人的視網(wǎng)膜造出兩個(gè)凹槽，有這種可能嗎？ 學(xué)生：“有這種可能，現(xiàn)在我們能夠破譯人的遺傳密碼”?！翱梢酝ㄟ^(guò)把老鷹的基因移植到人體上來(lái),使人類(lèi)視網(wǎng)膜具有兩個(gè)凹槽”。 提問(wèn)：人與動(dòng)物相比，在結(jié)構(gòu)上有什么不同？分析其劣勢(shì)與優(yōu)勢(shì)。 看來(lái)我們?nèi)祟?lèi)好多地方不如動(dòng)物，不能象鳥(niǎo)一樣在空中自由飛翔，不能象魚(yú)一樣在水中歡快游蕩，奔跑速度不如狗，打斗力氣不如虎。人類(lèi)憑什么能成為動(dòng)物界的統(tǒng)治者呢？ 啟發(fā)學(xué)生回答：憑大腦，憑學(xué)習(xí)，人類(lèi)把幾千年知識(shí)在幾年十幾年中繼承過(guò)來(lái)并在原來(lái)的基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新，現(xiàn)在進(jìn)入知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，人類(lèi)知識(shí)總量幾年就要翻一番。 教育學(xué)生：人與人之間有競(jìng)爭(zhēng),而且可能很激烈，能否立于不敗之地，在于不斷學(xué)習(xí)。 馬上行動(dòng) 生產(chǎn)生活中還有那些產(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？ 船槳（魚(yú)鰭）人工冷光（螢火蟲(chóng)）風(fēng)箏（鷹）鋸（螳螂臂或鋸齒草） 車(chē)輪（隨風(fēng)旋轉(zhuǎn)地飛蓬草）潛水艇（海豚）聲納（蝙蝠） 潛水用的腳蹼（鴨子）潛水艇的流線型設(shè)計(jì)（魚(yú)類(lèi)）結(jié)構(gòu)不合理就會(huì)產(chǎn)生什么后果？ 2)技術(shù)領(lǐng)域中的結(jié)構(gòu)： 汽車(chē)、手機(jī) 魁北克大橋的坍塌。 [學(xué)生思考]：大橋坍塌的原因是什么？ 擅自改變橋的結(jié)構(gòu)。1907年，加拿大魁北克附近的圣勞倫斯河上落成了全球最長(zhǎng)的拱橋。該橋采用了比較新穎的懸臂構(gòu)造，這樣的結(jié)構(gòu)非常流行。盡管只比蘇格蘭愛(ài)丁堡福斯河上非常成功的懸臂大橋稍長(zhǎng)一點(diǎn)，但魁北克大橋存在設(shè)計(jì)問(wèn)題，還未完工就坍塌了。 目前，鋼索斜拉橋的技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)達(dá)到了極限，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超乎了設(shè)計(jì)者們最初的想象。斜拉構(gòu)造的普遍成功讓這種橋型幾乎無(wú)處不在。于是，橋面長(zhǎng)度的日益增長(zhǎng)已經(jīng)步入了曾導(dǎo)致事故的做法后塵。鋼索斜拉橋重大事故是否會(huì)很快出現(xiàn)，還是會(huì)出現(xiàn)在歷史提示的2030年，這并不取決于計(jì)算機(jī)分析，而是取決于橋梁工程師是否了解 過(guò)去的歷史，并下定決心避免事故的重演。 事物的結(jié)構(gòu)影響著事物的性能和功能，合理的結(jié)構(gòu)是事物存在和發(fā)展的基礎(chǔ)，卓越的結(jié)構(gòu)是設(shè)計(jì)者和制造者長(zhǎng)期的追求。 3) 社會(huì)領(lǐng)域中的結(jié)構(gòu)： 師：在社會(huì)領(lǐng)域，也普遍存在著結(jié)構(gòu)現(xiàn)象。如：一篇文章的內(nèi)容結(jié)構(gòu)影響文章的表達(dá)與質(zhì)量，一家企業(yè)、社區(qū)、公司的人員、國(guó)家的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)關(guān)乎企業(yè)的運(yùn)行與效率。 [馬上行動(dòng)]： 請(qǐng)分別列舉自然界、技術(shù)領(lǐng)域、社會(huì)領(lǐng)域給你印象較深的有關(guān)結(jié)構(gòu)的事例？ 自然界：天體結(jié)構(gòu)、地球的結(jié)構(gòu)、植物的結(jié)構(gòu)、動(dòng)物的結(jié)構(gòu)…… 技術(shù)領(lǐng)域：汽車(chē)的結(jié)構(gòu)、微機(jī)的結(jié)構(gòu)、電腦主板的結(jié)構(gòu)、數(shù)字控床的結(jié)構(gòu)…… 社會(huì)領(lǐng)域：教育管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、通用技術(shù)的學(xué)科結(jié)構(gòu)、課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)、文化、經(jīng)濟(jì)格局等。 二、結(jié)構(gòu)與力 從力學(xué)角度來(lái)說(shuō)，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(gè)較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)由許多不同的部分組成，這些組成部分通常稱為構(gòu)件。分析討論自行車(chē)的組成構(gòu)件：自行車(chē)車(chē)架、車(chē)把、傳動(dòng)、座鞍、車(chē)輪等。 車(chē)輪：輻條、輪胎、車(chē)圈、氣門(mén)等。 當(dāng)一個(gè)結(jié)構(gòu)受到外力作用時(shí)，內(nèi)部各質(zhì)點(diǎn)之間的相互作用會(huì)發(fā)生改變， 產(chǎn)生一種抵抗的力， 稱為內(nèi)力。應(yīng)力是構(gòu)件的單位橫截面上所產(chǎn)生的內(nèi)力，當(dāng)應(yīng)力達(dá)到某一極限值時(shí)，結(jié)構(gòu)就會(huì)遭到破壞。用公式表示應(yīng)力為，其中，F(xiàn)是內(nèi)力，S是受力面積，σ是應(yīng)力。 生活中常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)都能抵抗來(lái)自外界的各種作用力和自身重力。例如自行車(chē)承受人和所載物體的壓力及自行車(chē)自身的重力；橋墩承受自身重力及負(fù)荷的壓力、大風(fēng)的作用力等其它外力。 討論分析生產(chǎn)、生活中常見(jiàn)結(jié)構(gòu)，要抵抗來(lái)自外界力的作用情況： 建筑物的窗戶：自身重力、墻體的壓力、風(fēng)力、外來(lái)撞擊力…… 課桌：自身的重力、手臂的壓力、桌山個(gè)物體的壓力、推拉力、地面對(duì)其的支撐力…… 硬紙包裝箱：箱內(nèi)物體的重力、箱內(nèi)物體向外的擠壓力、自身的重力、外界壓力、所裝載貨物的壓力…… 構(gòu)件的受力形式多種多樣，基本受力形式：拉力（壓力）、壓力、剪切力、扭轉(zhuǎn)力和彎曲力?！? 受力形式 概念 受力形式 拉 力 物體所承受的拉拽力 結(jié)構(gòu)承受拉伸時(shí)，作用在結(jié)構(gòu)（經(jīng)常稱為拉桿）上的力是一對(duì)方向相反，作用線與拉桿軸線重合的集中力，方向背離桿的底面。其受力實(shí)例是吊車(chē)的吊繩。 壓 力 擠壓物體的力 結(jié)構(gòu)承受壓縮時(shí)，作用在結(jié)構(gòu)（習(xí)慣上稱為壓桿）上的力是一對(duì)方向相反，作用線與壓桿軸線重合的集中力，方向指向桿的底面。如液壓機(jī)的頂桿工作時(shí)就是受壓。 剪 切 力 兩個(gè)距離很近，大小相等，方向相反，且作用于同一物體上的平行力 結(jié)構(gòu)在受剪切時(shí)，結(jié)構(gòu)所承受的力是分別作用在構(gòu)件相對(duì)的兩個(gè)面上，方向相反，作用線錯(cuò)開(kāi)微小距離的兩個(gè)平行力。連接剪刀兩個(gè)部分的銷(xiāo)釘在剪刀工作時(shí)就是承受的剪切力，其受力模型如圖。 扭 轉(zhuǎn) 力 反方向向物體兩端均勻施力，使物體發(fā)生扭轉(zhuǎn)形變的力 承受扭轉(zhuǎn)的構(gòu)件一般都稱為軸。它承受的外力是一對(duì)作用在軸兩端面內(nèi)，轉(zhuǎn)向相反的力偶矩。 彎 曲 力 作用于物體，使它產(chǎn)生彎曲的力 承受彎曲載荷的構(gòu)件，一般稱為梁。梁在承受彎曲時(shí)，受力情況比較復(fù)雜，其中一種載荷叫做彎矩。它是作用在過(guò)梁的軸線且與橫截面垂直的平面內(nèi)的力偶矩。其作用力是使梁產(chǎn)生彎曲變形。 案例分析P006： 人坐在椅子上, 椅面受到的力；行人和車(chē)輛通行的橋面受到的力。 馬上行動(dòng)p007： 探究：觀察右圖,說(shuō)明石磨的推桿為什么要用一根繩子吊起來(lái)。（時(shí)間允許可以課堂上完成） 一是保持人在推磨時(shí)推桿始終在平行于地面的平面上運(yùn)動(dòng)，改變了人推磨時(shí)的用力方向，只需前推與后拉，使推磨更輕松；二是防止推桿彎曲變形，可以承載一些推桿的重力。 進(jìn)一步挖掘：石磨在推動(dòng)過(guò)程中，繩子在空間的軌跡是一個(gè)什么圖形？ 小實(shí)驗(yàn)： 指導(dǎo)學(xué)生做“紙板承受壓力試驗(yàn)”p008： 比較不同形狀的紙板承受壓力的大小。 試驗(yàn)準(zhǔn)備、試驗(yàn)過(guò)程（略） 回答問(wèn)題： 1） 哪種情況下紙板的抗壓能力最強(qiáng)? 2） 舉例說(shuō)明這一結(jié)論在實(shí)際應(yīng)用中有什么意義。 3） 如果把紙板折成瓦楞狀,試驗(yàn)結(jié)果會(huì)發(fā)生什么變化 ? 事物結(jié)構(gòu)合理性的基礎(chǔ)是能夠抵抗來(lái)自外界的各種作用力和自身重力的影響。 討論:技術(shù)學(xué)科對(duì)力的分析與物理學(xué)科受力分析的區(qū)別？ 物理學(xué)科：分析物體受到的外力的作用，力作用下物體的外部形狀和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變及其所遵循的規(guī)律。 技術(shù)學(xué)科：分析物體受到外力作用后，對(duì)物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響或要求及其規(guī)律。 結(jié)構(gòu)受載荷實(shí)例： 任何結(jié)構(gòu)承受的外載荷，都是拉、壓、剪、扭、彎中的一種或幾種的組合。工程結(jié)構(gòu)的主要功能就是承受和傳遞各種形式的外載荷，保證結(jié)構(gòu)的可靠工作。 1）秋千的吊索，主要承受拉力； 2）橋梁的橋墩，主要承受壓力； 3）連接齒輪和軸的鍵，主要承受剪力； 4）汽車(chē)方向盤(pán)的軸，主要承受扭力； 5）單杠的杠體（上面的橫杠），主要受彎力； 6）吊扇旋轉(zhuǎn)，吊桿主要受扭力和拉力； 為了保證結(jié)構(gòu)的正常工作，這些構(gòu)件必須有對(duì)于主要載荷的足夠的承載能力。這是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中必須考慮的重要問(wèn)題。 典型結(jié)構(gòu)分析 1）單杠結(jié)構(gòu)分析 ⑴各部分名稱：杠體，立柱和拉桿。（為什么做成這樣的結(jié)構(gòu)？） ⑵杠體的受力與變形：杠體總是朝著人體所在的瞬間位置的方向上發(fā)生彎曲?！獜澢? ⑶立柱、拉桿的受力與變形： 立柱：靜止時(shí)受壓力；當(dāng)人在運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)立柱產(chǎn)生彎矩M，使立柱彎曲變形?！鯓幼霾拍鼙３謫胃芊€(wěn)定？ 拉桿：人在運(yùn)動(dòng)時(shí)，拉桿起到輔助立柱抗變形作用。 2）棚室屋架結(jié)構(gòu)分析 ⑴棚室荷載與立柱受力：永久性荷載（不隨時(shí)間變化而變化的荷載）和可變性荷載（隨情況變化而變化的荷載）。 ⑵梁的受力：梁的上部，受壓力，材料被擠壓；下部，受張力，材料被拉伸。防止彎曲變形大的方法：增加支撐點(diǎn)。 ⑶拱結(jié)構(gòu)的應(yīng)用 拱結(jié)構(gòu)：中間高四周低，呈弧形的曲面。 應(yīng)用：在跨度較大的情況下，建筑物多采用拱結(jié)構(gòu)。這樣的結(jié)構(gòu)既有利于承載，又美觀。 三、結(jié)構(gòu)的類(lèi)型： 1）實(shí)體結(jié)構(gòu)：是指結(jié)構(gòu)體本身是實(shí)心的結(jié)構(gòu)。 受力特點(diǎn)：外力分布在整個(gè)體積中。 實(shí)體結(jié)構(gòu)可以連續(xù)傳遞載荷，適于承受壓力。 案例分析：長(zhǎng)城、三峽大壩、廚房中的菜板子、實(shí)心墻、水庫(kù)的大壩、古代的城墻、柱子、實(shí)心球等。 2）框架結(jié)構(gòu)：是指結(jié)構(gòu)體由細(xì)長(zhǎng)的構(gòu)件組成的結(jié)構(gòu)。 受力特點(diǎn)：支撐空間而不充滿空間，能承受垂直和水平荷載。 框架結(jié)構(gòu)是由桿件或板件連接而成的，構(gòu)件可以是空心，也可以是實(shí)心；可以是平面框架，也可以是空間框架。由于這種結(jié)構(gòu)用料少，可以承受多種載荷，因此用得很廣泛。 案例分析：窗戶、畫(huà)框、房子、竹排、教室的門(mén)窗常用木框架，蔬菜大棚的棚體、建筑用腳手架、自行車(chē)、艾菲爾鐵塔、桌子、板凳、書(shū)櫥、輸電鐵塔。 3）殼體結(jié)構(gòu)：通常是指層狀的結(jié)構(gòu)。 受力特點(diǎn)：外力作用在結(jié)構(gòu)體的表面上，由弧面整體分擔(dān)承受，抵抗變形。 殼體結(jié)構(gòu)是用薄壁殼狀構(gòu)件來(lái)替代空間框架而形成的一種空間結(jié)構(gòu)。由于它可以將作用在其上的集中橫向載荷分散為沿殼體的壓力。因此在場(chǎng)館建設(shè)中用得很多。 [案例分析]：頭盔，汽車(chē)飛機(jī)外殼、飲水杯、文具盒、裝甲車(chē)、油罐、雞蛋、核桃、瓜子、西瓜、鍋碗瓢盆……等 4）組合結(jié)構(gòu)：在生產(chǎn)和生活實(shí)際中，很多物體的結(jié)構(gòu)是由兩種或兩種以上的基本結(jié)構(gòu)類(lèi)型組合而成的。 受力特點(diǎn)：復(fù)雜（這是大學(xué)結(jié)構(gòu)力學(xué)將要學(xué)習(xí)的）。 在日常生活中我們常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)大部分都是組合結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)的類(lèi)型種種：纜索結(jié)構(gòu)、桁（heng）架結(jié)構(gòu)、空間桁架結(jié)構(gòu)、球形空間桁架結(jié)構(gòu)等。 案例分析：大壩都是拱形和實(shí)心結(jié)構(gòu)的組合體；圓頂大廈的頂部都是框架結(jié)構(gòu)和殼體結(jié)構(gòu)的組合（又叫球形空間桁架結(jié)構(gòu)）。 [學(xué)生討論]：進(jìn)入工地時(shí)總是被要求戴上安全帽，為什么？ [案例分析]：埃菲爾鐵塔 [課后作業(yè)]：p010 練習(xí)1、2題 【課后反思】