第一课 常见结构的认识
——屯昌县红旗中学 陈星
教学目标：
1.了解结构的含义，认识事物的结构是多种多样的，事物的结构决定着事物的存在。
2.从力学的角度理解结构的概念，把握技术学科对力的认识与物理学科的区别，弄清基本受力形式。
3.能结合1~2种简单的结构案例，分析事物的结构与其承受力的关系，能根据事物的结构分析其受力问题。⒋结合学生生活中的事例和一些有趣的小实验来认识结构，认识有关事物结构的研究对科技创新的影响。
教学内容：
1.无处不在的结构 2.结构与力 3.结构的类型
教学重点：
⒈了解结构概念，认识事物结构的多样性。
⒉区别构件的几种受力形式的特点
教学难点：学会从技术的角度分析事物的受力
课时数：2课时
第一课时
一、无处不在的结构
人们每天都在与各种各样的结构打交道。游乐场里的游乐项目让人目不暇接，有过山车、旋转木马、旋转飞轮等令孩子们流连忘返。
1.结构——事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列。
2.自然界中的结构：
蜘蛛网、蜻蜓翅膀、大树、恐龙骨架、蜗牛壳、雪花形状、岩石、鱼翅、乌龟壳
说说蜂巢和蜘蛛网有何区别？
蜂巢：使用最少的材料制作尽可能宽敞的空间，不会出现缝隙，空间使用效率最好。
蜘蛛网：任意两个节点都能找到一条可通过的路径。
3.结构的特征：
①结构多种多样；
在自然界，相同的物质，不同的结构，表现出不同特性的现象处处可见。
A、同样是水，有液态、气态、固态；
B、同样是碳，但有最硬的固体金刚石和最软的固体石墨存在；
C、化学有机物结构不同，性质不同
D、用同样的材料，做出的结构不同的小板凳就会有不同的特性，有的稳定，有的不稳定；
E、各种材料组成结构可以使“死的”材料变成“活的”机器。如：发动机、电子计算机、机器人、飞机、火箭……
②结构决定事物存在的性质
③结构影响产品的性质和功能。
事物的各个组成部分之间的搭配和排列改变了，事物的性质也发生了改变。
例：“这个人表现好”、“这个人好表现”，含义一样吗？
人的染色体有X、Y之分，它们不同的搭配和排列，决定这个是男人还是女人。
4、学科中的结构类型
政治：经济结构、 物理：分子结构、原子结构 语文：文章结构
生物：人体结构、细胞结构 历史：阶级结构 地理：地球结构
5、事物的结构是人类思维的源泉。人们将由事物的结构研究获得的成果，应用到技术领域进行发明和创造，提高人们自身的生活水平。
练习：生活中，还有哪些产品的结构是受到自然界事物结构的启发而产生？
船桨、人工冷光、风筝、锯、车轮、潜水艇、声纳、潜水用的脚蹼、潜水艇的流线型设计
填空题：
①尼龙搭扣是根据发明的。
A.雪花形状 B.苍耳子的结构 C.蜂窝 D.蜗牛壳
②飞机原型是人们仿生结构发明的。A.火箭 B.大树 C.老鹰双翅 D.蜂窝
③军事上的“鹰眼”导弹系统是人们模仿结构发明的。
A.鹰眼 B.鱼眼 C.蜻蜓眼 D.燕子眼
④一辆小汽车的结构有乌龟壳、球体、雪花形状、人的耳朵、动物眼睛。
6、技术领域中的结构
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的重要追求。
思考：魁北克大桥的坍塌的原因是什么？
7、社会领域中的结构
一篇文章的内容结构影响文章的表达与质量, 一家企业的人员结构关乎企业的运行与效率。
二、结构与力
思考：2008年,南方雪灾输电线遭受巨大损失的原因是什么？
物态变化因素 雾淞现象是由水蒸气凝华而成的，电线结起的冰柱现象是由水凝固而成的。只要路面大于40C，雪花就能溶化成水，水具有流动性，排水通畅也就不会凝冻成冰，没有凝冻就成为了灾害。
建筑物顶部大量积雪后，已经达到了建筑物雪荷载标准的临界水平，将会导致建筑物的坍塌。
南方空气湿润，雪、雨在遇到冷空气的作用下会迅速结冰，所以电线上就会有很厚的冰层。电线在冰层的压迫下产生张力，导致电线杆、塔倒塌。两座铁塔之间的电线最大的张力会达到200吨，最终会把铁塔拉倒。雪灾天气造成输电线被厚厚的冰层包裹，使相邻的两个铁塔间的拉力大大增加，导致铁塔被拉倒、压塌，电力设施被严重损毁，给这些地方的群众的生产生活造成了极大的不便和巨大的经济损失。
1．结构的本质：物体会受到各种各样的力，可承受一定力的架构形状，可以抵抗能引起形状和大小改变的力。
2．构件：一个复杂的结构由多个不同部分组成。
分析讨论自行车的组成构件：自行车车架、车把、传动、座鞍、车轮等。
如：自行车的车轮的构件有辐条、轮胎、车圈和气门等。
3．技术学科对力的分析与物理学科受力分析的区别
①物理学科：分析物体受到的外力的作用，力作用下物体的外部形状和运动状态的改变及其所遵循的规律。
②技术学科：分析物体受到外力作用后，对物体内部结构的影响或要求及其规律。
结论：事物结构合理性的基础是能够抵抗来自外界的各种作用力和自身重力的影响。
4．分析结构的受力情况，注意方面：
⑴清楚组成结构的构件受到哪些力的作用
⑵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。
5、构件的受力形式：拉力、压力、剪切力、扭转力、弯曲力。
拉力：物体所承受的拉拽力。特点：分子间距变大。方向指向杆的底面，方向相反。
压力：挤压物体的力。分子间距变小。方向背离杆的背面，方向相对。
剪切力：两个距离很近，大小相等，方向相反，且作用于同一物体上的平行力。关键是受力构件的横截面是否发生相对错动。
特点：力的方向上下，力分别作用在构件相对的两个面上，方向相反，作用线错开微小距离的两个平等力。
扭转力：反方向向物体两端均匀施力，使物体发生扭转形变的力。
特点：承受的外力是一对作用在轴两端面内，转向相反的力偶距。
弯曲力：作用于物体，使它产生弯曲的力。
P7石磨的推杆要用绳子吊起来的原因。
作用：为了省力；给推杆一个拉力，不让它掉了或向下偏移。
绳子的作用：保持人在推磨时，推杆始终在平等于地面的平面上运动；防止推杆弯曲变形。
第二课时 结构的类型
三、结构的类型
1．实体结构：结构体本身是实心的结构。
特点：外力分布在整个体积中，能承受较大的力。 实体结构可以连续传递载荷，适于承受压力。
如：长城的受力构件是砖、石等砌体结构、墙壁、柱子、实心球、水库的大坝、古代的城墙等
2．框架结构
受力特点：支撑空间而不充满空间，为建筑物提供灵活的使用空间，但抗震性能差。
框架结构是由杆件或板件连接而成的，构件可以是空心、实心、平面框架、空间框架。
如：窗户、画框、房子的架构、蔬菜大棚的棚体、建筑用脚手架、输电铁塔
几何特征及受力：几何外形较为复杂，其特点是支撑空间而不充满空间，能承受垂直和水平荷载。
练习：
①摩天大楼的结构不能用框架结构，为什么？
房屋较高时，在大风或地震作用下楼房会水平晃动、高度越高，水平位移越大，从而影响建筑物的正常使用。
②加福尼亚洲的货币储备总部大楼的结构是框架结构，这种设计合理吗？
合理。它以古代巴比伦的金字塔作为外形、给人以坚固感和稳定感。该建筑物的结构是一个金字塔形的框架结构，占地为边长96m的正方形。随着高度的增加，一层层的缩小，直到缩成长39m，宽28m的长方形。这种框架结构造型有效地延伸了每层的空间，而且立面维护简便，并且有利于紧急情况下人员的疏散。
3．壳体结构
受力特点：外力作用在结构体的表面上。壳受冲击力时，外力由弧面整体分担承受，抵抗变形。将作用在其上的集中横向载荷分散为沿壳体的压力。
壳体结构是用薄壁壳状构件来替代空间框架而形成的一种空间结构。
结构特征：壳体内空时，受力合理、形态稳定。
壳的几何形状有折线式、圆弧形和拱形
材料：一定强度的薄板
框架结构可以开大窗或造型窗、外部形象就显得开敞、轻巧。
如：悉尼歌剧院、惠州市体育馆、气罐、油罐、汽车外壳、椰子壳、桂圆、西瓜、贝类、蛋、乌龟、帆船、头盔、汽车飞机的外壳、饮水杯、文具盒、……
4．多种结构组合体
⑴在日常生活中我们常见的结构大部分都是组合结构，如：大坝都是拱形和实体结构的组合体；圆顶大厦的顶部都是框架结构和壳体结构的组合。
⑵组合结构的受力：复杂
想一想，埃菲尔铁塔由哪些基本结构组成？
圣彼得大教堂的顶层是 C 结构。 A.实体 B.框架 C.壳体 D.折板
埃菲尔铁塔由网架、拱券结构和桁架组成。
马上行动
物体结构
