核心提示：第一单元教学学习目标：结构与设计 结构的设计在我们日常生活中随处可见，课桌椅、自行车、立交桥等等都是结构设计的结果。 学习结构的强度和稳定性，体验简单结构的设计过程以及结构的和谐、简练和经典，其意义除了解决简单结构设计的问题以外，更有利于帮助学生清晰地把握生活中各类问题解决的主要架构，拓宽思维和...
第一单元教学
学习目标：
结构与设计
结构的设计在我们日常生活中随处可见，课桌椅、自行车、立交桥等等都是结构设计的结果。
学习结构的强度和稳定性，体验简单结构的设计过程以及结构的和谐、简练和经典，其意义除了解决简单结构设计的问题以外，更有利于帮助学生清晰地把握生活中各类问题解决的主要架构，拓宽思维和想象空间。
本主题共有5条标准。
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，并写出试验报告
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
基本问题：
结构的设计在我们日常生活中随处可见，课桌椅、自行车、立交桥等等都是结构设计的结果。
学习结构的强度和稳定性，体验简单结构的设计过程以及结构的和谐、简练和经典，其意义除了解决简单结构设计的问题以外，更有利于帮助学生清晰地把握生活中各类问题解决的主要架构，拓宽思维和想象空间。
本主题共有5条标准。
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，并写出试验报告
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
基本问题：
1、 是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列，结构多种多样且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结构，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，产品的结构更是丰富多彩。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 ,卓越的结构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，外力分布在整个体积中，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，支撑空间而不充满空间，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。它的受力特点是，外力作用在结构体的表面上，如摩托车手的头盔、飞机的外壳、贝壳等。
8、结构的稳定性是 的能力。它是结构的重要性质之一。
9、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，如果重心所在点的垂线落在结构底面的范围内，就是稳定的，不会出现倾倒。
10、 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。
11、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。
12、结构构件的连接通常有两类： 和刚连接。铰连接是指被连接的构件在连接外不能相对移动，但可相对转动，具体有松螺栓、松铆等。如门与门框的连接；刚连接是指被连接的构件在连接处既不能相对移动，也不能相对转动，具体有榫接、胶接、焊接等，如固定铁床架的连接。
13、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。结构设计应考虑的主要因素有：符合使用者对设计对象的 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。在工程的结构设计中，应考虑结构的 、适用性和耐久性。在考虑结构的稳定性和强度，使结构在规定的条件下和规定的使用期限内，能实现一定的功能的同时，还要考虑经济因素，如做到用料省、成本低等，也就是说，力求以最低的成本使所建造的结构达到预定的要求。
14、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 与文化两个角度进行。在物质文明、精神文明高度发展的今天，任何一种结构的设计已不仅仅局限于只满足它的使用功能。结构设计中的美学因素、环境因素、安全因素以及时尚、个性、文化等都已成为人们进行结构设计时必须综合考虑的重要因素。结构的牢固、稳定、简约、和谐、美观是结构设计不变的追求。
基本训练：
一、选择题
1．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
2．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
3．下列属于恒载的是（ ）。
A雪载 B风载 C雨载 D房梁
4．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。
A①② B①③ C②③ D①②③
5．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
6.分析下列物体的结构类型，判断哪个不属于壳体结构（ ）
A西瓜 B圆形陶瓷饰品 C贝类 D金字塔
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
二、填空题
1． 我国的硬木家具之所以受到世界瞩目的主要原因是 。
2．结构也可以看为 与 之和。
3．结构的本质是 。结构从力学的架构和形态分为 ， ， 。
4．荷载按时间分为 ， 和 ，与之分别对应的例子有 ， ， 。
5．结构稳定性指的是 。
三、自然界中的椰子、桂圆、西瓜、贝类、蛋、龟等，都属于壳体结构。它们遵循着适者生存的法则，经过漫长的岁月的演变，选择了最合理的外形。它们以较薄的外壳，获得了较大的承受外力的卓越性能。这一事实，给我们带来了发明创造的宝贵灵感！
问题：
1、 为什么它们以较薄的外壳，获得了较大的承受外力的卓越性能？（用力学知识解释）
2、 人们运用仿生学，制造了许多壳体结构的物品请举几例？
基本训练参考答案
一、选择题：
1B 2B 3D 4C 5C 6D 7B
二、
1. 它采取了榫卯的构造形式。
2.构件与架构。
3.承受力和抵抗变形。 框架，实心，壳体。
4.恒载，活载，偶然荷载。书，雨，龙卷风。
5.结构具有阻碍翻倒或移动的特性。
2.构件与架构。
3.承受力和抵抗变形。 框架，实心，壳体。
4.恒载，活载，偶然荷载。书，雨，龙卷风。
5.结构具有阻碍翻倒或移动的特性。
三、
1、这种结构受到外力冲击时，外力将由弧面整体分担承受，抵抗变形。
2、头盔、安全帽、台球、灯泡等。
