常见结构的认识

常见结构的认识第1页，共76页，2023年，2月20日，星期四第2页，共76页，2023年，2月20日，星期四你知道吗？金刚石和石墨的物理性质为什么有很大的差别？金刚石是由于金刚石和石墨里的碳原子的排列结构不同而引起的第3页，共76页，2023年，2月20日，星期四1、无处不在的结构

结构(structure)

是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列。

自然界：技术领域:社会领域:第4页，共76页，2023年，2月20日，星期四

自然界形形色色的结构给了人们无穷的创造灵感和启示。

世界上任何事物都存在结构,结构多种多样且决定着事物存在的性质。第5页，共76页，2023年，2月20日，星期四【思考】1、为什么要研究结构？2、生产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的？3、我们人类好多地方不如动物,不能象鸟一样在空中自由飞翔,不能象鱼一样在水中欢快游荡,奔跑速度不如狗，打斗力气不如虎。人类凭什么能成为动物界的统治者呢?第6页，共76页，2023年，2月20日，星期四科罗拉多大峡谷

第7页，共76页，2023年，2月20日，星期四第8页，共76页，2023年，2月20日，星期四第9页，共76页，2023年，2月20日，星期四第10页，共76页，2023年，2月20日，星期四第11页，共76页，2023年，2月20日，星期四第12页，共76页，2023年，2月20日，星期四第13页，共76页，2023年，2月20日，星期四第14页，共76页，2023年，2月20日，星期四恐龙骨骼第15页，共76页，2023年，2月20日，星期四第16页，共76页，2023年，2月20日，星期四

承载遗传信息的DNA双螺旋结构众多碱基对的排列,决定了各种生物的特性。

第17页，共76页，2023年，2月20日，星期四希腊帕特农神庙（又称雅典娜神庙）第18页，共76页，2023年，2月20日，星期四第19页，共76页，2023年，2月20日，星期四第20页，共76页，2023年，2月20日，星期四

第21页，共76页，2023年，2月20日，星期四第22页，共76页，2023年，2月20日，星期四第23页，共76页，2023年，2月20日，星期四悉尼歌剧院罗浮宫第24页，共76页，2023年，2月20日，星期四案例分析P003第25页，共76页，2023年，2月20日，星期四自然界结构给人的启示蜂窝纸板第26页，共76页，2023年，2月20日，星期四第27页，共76页，2023年，2月20日，星期四科学家根据蜻蜓的结构研制成功了直升飞机。第28页，共76页，2023年，2月20日，星期四蜂巢由一个个排列整齐的六棱柱形小蜂房组成，每个小蜂房的底部由3个相同的菱形组成，这些结构与近代数学家精确计算出来的——菱形钝角109°28’，锐角70°32’完全相同，是最节省材料的结构，且容量大、极坚固，人们仿其构造用各种材料制成蜂巢式夹层结构板，强度大、重量轻、不易传导声和热，是建筑及制造航天飞机、宇宙飞船、人造卫星等的理想材料。

第29页，共76页，2023年，2月20日，星期四受蜂巢的启示设计出了种种轻质高强的泡沫蜂窝结构第30页，共76页，2023年，2月20日，星期四人们从蝙蝠利用超声波判断物体的能力，研制了雷达。第31页，共76页，2023年，2月20日，星期四

蜘蛛也是自然界中出色的建筑师。它的蛛网织得何等巧妙。有的学者发现，蜘蛛能根据地形地物“精确的计算”出织多大的网，然后“提出”最省料而能达到最大面积的“方案”，迅速而准确地织出蛛网。蛛网是自然界中独一无二的悬索结构。当代的悬索结构则是模拟蛛网的一大成就。第32页，共76页，2023年，2月20日，星期四

润扬长江大桥的国内第一：大桥南汊悬索桥主跨1490米，为中国第一世界第三大跨径悬索桥；悬索桥主塔高215。58米，为国内第一高塔；悬索桥主缆长2600米，为国内第一长缆；大桥钢箱梁总重34000吨，为国内第一重；钢桥面铺装面积达71400平方米，为国内第一大面积钢桥面铺装；悬索桥锚碇锚体浇铸混凝土近6万立方米，为国内第一大锚碇。

第33页，共76页，2023年，2月20日，星期四

在美洲的亚马逊河上，生长着一种世界闻名的观赏植物——王莲。王莲有个圆形的大叶，浮在水面上，直径有2米，一个五、六岁的孩子坐在上边，就像坐在船上。大约100多年前，法国的一位园艺师兼建筑师约瑟夫·莫尼哀对王莲进行了研究。原来，王莲叶子的背面有许多又粗又大的叶脉，叶脉之间用许多镰刀形的横筋连着，构成了一种卓绝的网状骨架，可以承受很大的荷载。受王莲的启发，他模仿王莲的叶脉结构，用钢筋和玻璃建造了一座水晶宫般的大花房。第34页，共76页，2023年，2月20日，星期四——密斯凡德罗水晶宫

第35页，共76页，2023年，2月20日，星期四社会领域也存在结构现象一篇文章企业家庭结构班级结构……第36页，共76页，2023年，2月20日，星期四魁北克大桥的坍塌阅读结论: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。

思考：大桥坍塌的原因是什么？擅自改变桥的结构。

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。第37页，共76页，2023年，2月20日，星期四归纳从自然界、技术领域、社会领域三个层面逐步深入地认识结构。它们的共同点是：（1）各自都有组成部分

（2）是有序的搭配和排列第38页，共76页，2023年，2月20日，星期四

生活中常见的结构都要承受一定力的作用。那么结构与力有什么关系呢？2结构与力

第39页，共76页，2023年，2月20日，星期四桥梁结构受力第40页，共76页，2023年，2月20日，星期四

从力学角度来说,结构是指可承受一定力的架构形态,它可以抵抗能引起形状和大小改变的力。生活中很多结构在一定外力作用下就会遭到破坏

第41页，共76页，2023年，2月20日，星期四马上行动指出下例结构可以抵抗来自外界那些方面的作用力。建筑物的窗户餐桌建筑物的窗户餐桌硬纸包装箱

墙体的正向压力、风的作用力、自身重力等桌面物体的压力，自身重力等箱内物体的重力、挤压力、自身重力等第42页，共76页，2023年，2月20日，星期四构件：一个较复杂的结构由许多不同的组成部分,这些组成部分通常称为构件。如:自行车的车轮，由辐条、轮胎、车圈等构件组成。第43页，共76页，2023年，2月20日，星期四构件的受力形式当我们知道了结构与力的关系后，还需要进一步了解作用在结构或构件上的各种力。也就是构件的基本受力形式。第44页，共76页，2023年，2月20日，星期四拉力物体所承受的拉拽力

起吊重物的钢索、拔河时的绳子压力挤压物体的力

千斤顶的活塞、桥墩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

铆钉、机械中常用的连接件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

汽车的传动轴、拧干中的衣服弯曲力作用于物体,使它产生弯曲的力

起重机的大梁、钓鱼竿五种力的基本形式。第45页，共76页，2023年，2月20日，星期四提问:梁只是由混凝土材料构成的吗?一般的物体都受到多种力的同时作用第46页，共76页，2023年，2月20日，星期四物理学与通用技术研究力的角度不同,物理学往往研究外力,把物体当质点,哪怕是地球,在研究它绕太阳转动时,仍把它当作质点。而技术学则关注一个物体内部受力情况。

在分析结构的构件受力过程中，其侧重点是力引起结构的形变和破坏.第47页，共76页，2023年，2月20日，星期四结构受力分析：p5第48页，共76页，2023年，2月20日，星期四结构与力【马上行动】填空：

在上图中，吊兰的支撑架承受

，桥墩承受来自桥面、桥上负载的

，两端被托住的桥梁受到

。弯曲力压力支撑力第49页，共76页，2023年，2月20日，星期四

观察右图,说明石磨的推杆为什么要用绳子吊起来。思考与讨论：答案：

1、抵消推杆自身的重力

2、保持人在推磨过程时推杆始终在平行

于地面的平面上运动；第50页，共76页，2023年，2月20日，星期四〖探究活动〗比较不同形状的纸板承受压力的大小1、哪种情况下纸板的抗压能力最强？2、举例说明这一结论在实际应用中有什么意义？

3.如果把纸板折成瓦楞状,试验结果会发生什么变化?

第51页，共76页，2023年，2月20日，星期四3、结构的分类根据物体结构形态在受力时承受和传递力的方式差别实体结构框架结构壳体结构结构第52页，共76页，2023年，2月20日，星期四踩鸡蛋视频第53页，共76页，2023年，2月20日，星期四3结构的类型实体结构：实心结构受力特点：外力分布在整个体积中实体结构可以连续传递载荷，适于承受压力。案例分析：实心墙等第54页，共76页，2023年，2月20日，星期四实体结构：结构体本身是实心的结构，外力分布在整个体积中；第55页，共76页，2023年，2月20日，星期四第56页，共76页，2023年，2月20日，星期四框架结构：细长的构件受力特点：支撑空间而不充满空间结构体由细长的构件组成。案例分析

：铁架塔返回第57页，共76页，2023年，2月20日，星期四第58页，共76页，2023年，2月20日，星期四第59页，共76页，2023年，2月20日，星期四壳体结构：层状结构受力特点：外力作用在结构体的表面上壳体结构通常是指层状（曲面）的结构。由于它可以将作用在其上的集中横向载荷分散为沿壳体的压力。因此在场馆建设中用得很多。案例分析：头盔，汽车外壳等返回第60页，共76页，2023年，2月20日，星期四壳体结构：通常指层状的结构，外力作用在结构体的表面上；第61页，共76页，2023年，2月20日，星期四[鸡蛋承受压力试验]

目的：了解壳体结构的受力情况。准备：鸡蛋3只，瓶盖6只，木板一块，重物若干。过程：略。记录：鸡蛋所能承受重物的数量。第62页，共76页，2023年，2月20日，星期四悉尼歌剧院（壳体结构）第63页，共76页，2023年，2月20日，星期四国家大剧院第64页，共76页，2023年，2月20日，星期四第65页，共76页，2023年，2月20日，星期四第66页，共76页，2023年，2月20日，星期四结构的类型类型特点受力特点实例实体结构框架结构壳体结构结构体是实心外力分布在整个体积中主要承受压力实心墙大坝结构体由细长的构件组成支撑空间而不充满空间即可以承受压力，又可以承受拉力铁架结构体是层状外力作用在结构体表面上当壳顶部受到压力时，能将力均匀分散头盔贝壳第67页，共76页，2023年，2月20日，星期四请区分结构的类型第68页，共76页，2023年，2月20日，星期四

自行车也是由若干结构组合而成的。其中承重部分是框架结构，挡泥板是壳体结构等。第69页，共76页，2023年，2月20日，星期四结构的类型

【马上行动】物体结构实体结构框架结构壳体结构组合结构受力特点栅栏

圆形陶瓷装饰品

冰山

高层建筑的穹顶

钢化玻璃锅盖

竹排

汽车外壳

人的头盖骨

古罗马斗兽场

√支撑空间却不充满空间√结构体的表面

√

外力分布在整个体积中√结构体的表面结构体的表面

√

√支撑空间却不充满空间

√结构体的表面√结构体的表面√支撑部分空间，分布在部分体积中第70页，共76页，2023年，2月20日，星期四

练习：当出现交通事故时，摩托车手的头盔是如何避免外力对头骨的撞击的？汽车的安全气囊又是如何保护驾驭员的？

参考：摩托车手头盔的某一部位受到一个大的撞击力，由于头盔的壳体结构，使得所受力迅速分布到其表面，形成整个头盔表面均匀受力，而不是某一点受很大的力……当汽车前端发生强烈碰撞时，安全气囊就会瞬间从汽车方向盘内弹出来，垫在方向盘与驾驭者之间，防止驾驭者的头部和胸部撞击到方向盘或仪表板等硬物上。除了驾驭员侧有安全气囊外，有些汽车前排也安装乘客用的安全气囊……第71页，共76页，2023年，2月20日，星期四第72页，共76页，2023年，2月20日，星期四课堂练习一、选择题1、下列关于物体结构类型分类错误的是（）A.栅栏属于框架结构B.大坝属于框架结构C.乌龟