【文章內容簡介】 。另外，制作的紙橋的精細程度也有 很大的影響。 《通用技術 學生活動手冊 必修 1技術與設計 1》教師參考 2020 年版 版權屬浙江省教育廳教研室 （ 2）如果增加幾根普通的白線（選擇彈力較小的線），我們如何設計橋梁才能使橋梁達到最大承受力？ 回答： 白線這種新材料的加入，可以做成懸索橋結構，也可以用來捆綁和加固。具體的設計方案由各小組自行完成。 三、參考資料 橋梁結構知識 橋梁的組成部分與各部分的作用 一根樹干架在兩岸就形成了一座最簡單的單孔獨木橋。其所承受的重力（豎直的）或外力（豎直的或水平的），叫做荷載。樹干作為梁，起承受重力的作用，在橋梁上的學名就叫做承重結構。 如果木頭的長度小 于兩岸的距離，則可在兩岸之間設立一至數(shù)個木的或磚、石砌筑的支承物，然后在支承物與支承物之間及支承物與河岸之間架設由若干根木梁組成的承重結構，于是便形成了多孔橋。 為了防止河岸在承重結構的壓力作用下崩塌，則可緊貼河岸用石塊或木排樁做成擋墻，將承重結構支承在擋墻上。又為了便于通行，可在并排的木梁上鋪上小圓木或木板，做成橋面。 此時橋面與承重結構統(tǒng)稱橋的上部結構。兩岸之間的支承物稱作橋墩；岸邊的支承物兼擋墻稱作僑臺。橋墩與橋臺統(tǒng)稱為橋的下部結構。上部結構是跨越部分，又稱跨越結構或橋跨結構；下部結構是支承部分，又稱 支承結構。 上部結構 近代橋梁由于所承受的載重和跨度都比較大，結構就比上面說的要復雜一點。拿上部結構來說，如果承重結構是梁，就叫做主梁，可以用鋼（鋼板栗、鋼箱梁、銅街梁）、鋼筋混凝土（跨度不大時）或預應力混凝土做成。承重結構如果是拱，就叫做主拱（多于一片拱時拱肋）；如果是懸索，就叫做主索或大纜。 上承式（橋面在承重結構的上方）鐵路鋼桁梁的組成部分，其鋼軌鋪在枕木上，枕木鋪在縱梁上，縱梁支承在橫梁上，橫梁支承在主梁（行架式承重結構）上。 此時鋼軌與枕木部分叫做橋面，縱梁與橫梁部分叫做橋道結構。 橋面設在承 重結構上方的叫做上承式橋；橋面設在承重結構下方的叫做下承式橋（在兩片（或數(shù)片）主梁之間用縱向的及橫向的桿件，將兩片很薄的主梁聯(lián)成一個協(xié)性較大的空間結構，以抵抗橫向的及縱向的力（風力、車輛搖擺力、線路在曲線上時的離心力等）。這些聯(lián)結桿件形成一個聯(lián)結系統(tǒng)，叫做聯(lián)結系。于是上部結構便擴充為四個部分，即： 1．橋面； 2．橋道結構； 3．承重結構及 4．聯(lián)結系。 下部結構 荷載是通過上部結構的承重結構傳遞至下部結構的墩臺頂面的。為了使上部結構與下《通用技術 學生活動手冊 必修 1技術與設計 1》教師參考 2020 年版 版權屬浙江省教育廳教研室 部結構的受力明確（在支點處力的作用位置明確），以便進行精確的力學計算，同時 為了上部結構與下部結構之間的連接可靠，必須在上、下部結構之間有一個保證力的作用位置明確并且連接牢固的支點構造，這個支點構造就叫做支座。 對于梁式橋來說，由于荷載和溫度的作用，梁都會發(fā)生變形。這種變形在支座處有兩種：一種是梁彎曲時的轉動變形；另一種是梁伸縮時的移動變形。 既允許梁作伸縮變形又允許梁作轉動變形的支座叫活動支座；只允許梁作轉動變形而不能作伸縮變形的支座叫固定支座。每根梁只能有一個固定支座，其余的均為活動支座。 橋墩與橋臺一般用磚、石砌筑或混凝土灌筑而成，在旱地上有時可用鋼做成。承受墩臺底部壓力的土 壤或巖石叫做地基。如果地基具有設計需要的足夠的承載力，那么就可將墩臺身的底面根據(jù)地基承載力的大小和墩臺穩(wěn)定的需要適當擴大，直接支承在距地面深度不大的地基上。 這個擴大了的部分就叫做擴大基礎或淺基礎。如果地基淺層的承載力不足以承受墩臺身傳下的壓力，則要將基礎下降到一定的深度，直到滿足承載力的需要為止。下降的方法一類叫沉井，一類叫沉樁。沉井與沉樁統(tǒng)稱深基礎。 深基礎與淺基礎在受力方面的不同之處在于：淺基礎只靠基礎底部面積傳遞壓力；深基礎則除了依靠沉井或樁尖的底部面積將壓力傳遞給地基以外，還依靠井壁和極壁與土層間的摩阻力，將一部分荷載傳至地基。所以深基礎的承載能力要比淺基礎為大。 這樣一來，橋梁的下部結構通常就由三個部分組成： 1．支座； 2. 墩臺； 3．基礎。 橋梁工程指橋梁勘測、設計、施工、養(yǎng)護和檢定等的工作過程，以及研究這一過程的科學和工程技術，它是土木工程的一個分支。 橋梁工程學的發(fā)展主要取決于交通運輸對它的需要。古代橋梁以通行人、畜為主，載重不大，橋面縱坡可以較陡，甚至可以鋪設臺階。在有重載馬車之后，載重量逐步加大，橋面縱坡也必須使之平緩。這時的橋梁材料仍以木、石為主，鑄鐵和鍛鐵很少使用。 自從有了鐵路以后， 橋梁所承受的載重逐倍增加，線路的坡度和曲線標準要求又高，且需要建成鐵路網(wǎng)以增大經(jīng)濟效益，因此，為要跨越更大更深的江河、峽谷，迫使橋梁向大跨度發(fā)展。石材、木材、鑄鐵、鍛鐵等橋梁材料，顯然不合要求，而鋼材的大量生產(chǎn)正好滿足這一要求。 在技術方面，只是憑經(jīng)驗修橋，曾使 19 世紀 80～ 90 年代的許多鐵路橋發(fā)生重大事故；從這時起，正在發(fā)展中的結構力學理論得到了重視，而在它的靜力分析理論完全確立并廣泛普及之后，橋梁因強度不足而造成的事故顯然大為減少。 二十世紀以來，公路交通有很大發(fā)展。在內陸，需要在更多的河流、峽谷之上建 橋。在城市中，以及在各種交通線路相交處，需要建造立交橋。在沿海，既需在大船通航的河口、海灣、海峽修建特大跨度橋梁，又需在某些海島與大陸之間修建長橋。 橋梁需要大量修建，而人力、物力、財力有限；于是，不斷提高技術水平，引用新材料、新工藝、新橋式，對結構行為進行更精確的數(shù)值分析，采用更精確的結構試驗進行驗證，《通用技術 學生活動手冊 必修 1技術與設計 1》教師參考 2020 年版 版權屬浙江省教育廳教研室 以使橋梁建設的經(jīng)濟效益不斷提高，已成為時代的要求。 活動五 臺燈的設計與制作 杭州師范大學附屬中學 何威年 提供 一、本活動說明 臺燈是我們每個家庭都離不開的生活必須用品，更是我們每個同學學習的好幫 手。一盞自己設計并制作，巧妙而獨特的臺燈，可以陪伴我們更好的度過一個又一個學習的夜晚。臺燈的設計可以多種多樣，讓學生根據(jù) 所學的關于 設計 一般原則的 知識，來 設計并制作完成一個臺燈作品，可以 進一步理解設計的基本原則是設計過程和設計評價的重要指導和依據(jù)。 由于設計方案的多樣化，所以本次活動我們可以提供給學生一部分關鍵材料，再讓學生自己收集其他材料的形式來完成。既有統(tǒng)一的比較性，又有自己的創(chuàng)新，這樣的方式比較合理。 本次活動時間約需 90 分鐘，建議講完知識點后的鞏固 練習來使用。 二、教學建議 ，可以讓同 學們先收集和分析材料，然后根據(jù)材料進行設計，最后進行創(chuàng)新優(yōu)化的方法。這樣可以有效的避免在設計完成后，沒有辦法制作模型的情況。 : （ 1） 觀察下面 兩盞臺燈，分別寫出它們 的特點 及其所體現(xiàn)的設計 原則 。 提示 ：圖 5－ 2 的特點是與鬧鐘結合，一舉兩得 ；一帆風順，既美觀、又有寓意。這個臺燈所體現(xiàn)的 設計 原則 主要 有 ： 美觀原則、創(chuàng)新原則、實用原則。 圖 5－ 3 的特點是 有很強的中國特色，有一種古典美。這個臺燈所體現(xiàn)的 設計 原則 主要 是：美觀原則、創(chuàng)新原則、實用原則。 （ 2） 請你設計一盞臺燈， 要求材料成本低廉、設計巧妙、使用 安全。 A． 提示 ： 制作時多用絕緣材料；避免外觀的破損和斷裂造成的漏電；使用標準絕緣膠布固定電線接頭；測試前，用電筆測試各部件是否漏電；測試時，最好要求戴橡膠手套，不光腳，手腳干燥；可能的話，要有大人或者同學陪伴完成試驗。 B． 提示 ： 可以參考 必修 1 教材的 96 頁 — 98 頁中的相關內容。 ：略 （ 3）根據(jù)設計方案和所提供的材料，分小組制作一盞臺燈。 提示 ： 如果制作時間過長或者課時不足時，可以安排一部分工作回家完成。 （ 4）你小組所設計、制作的臺燈體現(xiàn)了設計的哪些原則？ 提示 ： 根據(jù)各小組的作品填 寫。 問題討論 （ 1）在臺燈的設計中，最 重要 的原則是哪些 ？說明原因。 《通用技術 學生活動手冊 必修 1技術與設計 1》教師參考 2020 年版 版權屬浙江省教育廳教研室 提示 ： 在臺燈的設計中，首先關注制作和使用的安全、照明功能的滿足和結構的穩(wěn)固性，所以最重要的設計原則一定是實用原則。 一般來說，中學生的設計以方案呈現(xiàn)為主，所以為了培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和技術素養(yǎng)，第二位重要的就是創(chuàng)新原則了。 （ 2） 在設計臺燈 的過程中，是否有一些原則是相互制約的？ 你是 如何 進行抉擇 的？ 提示 ： 設計的 7 個原則全部完美的達成是不太可能的。經(jīng)濟原則和美觀原則大多數(shù)情況下都是相互制約，同時創(chuàng)新原則和技術規(guī)范原則也有相當大的相互制約。 類 似的相互制約在設計時是比較常見的。一般來說，中學生的設計作品，首先滿足包括安全在內的實用原則，其他原則可以根據(jù)設計事物的不同要求，自行調整。 （ 3） 下面是兩件同學的作品，它們分別體現(xiàn)了設計的哪些原則？ 提示 ： 圖 5－ 4 所體現(xiàn)的 設計 原則 主要 有： 經(jīng)濟 原則、實用原則 、美觀原則、可持續(xù)發(fā)展原則 。圖 5－ 5 所 體現(xiàn)的 設計 原則 主要 有：美觀原則、創(chuàng)新原則、實用原則。 三 、 參考資料 學生制作的臺燈 《通用技術 學生活動手冊 必修 1技術與設計 1》教師參考 2020 年版 版權屬浙江省教育廳教研室 活動六 自行車的評價 杭州師范大學附屬中學 何威年 提供 一、本活 動說明 本次活動時間約需 20 分鐘左右。教師可以根據(jù)實際情況，靈活處理該活動，可以安排學生每學完一個知識點，完成一個活動提示，逐步進行；也可以整節(jié)內容完成后，一起完成。通過本活動，一方面可以讓學生對技術評價的過程和方法加深了解，學會對其他產(chǎn)品進行合理的技術評價后作出選擇；另一方面還可以讓學生了解技術產(chǎn)品的發(fā)展歷程。 二、教學建議 1. 活動提示 （ 1） 參考 答案： 《通用技術 學生活動手冊 必修 1技術與設計 1》教師參考 2020 年版 版權屬浙江省教育廳教研室 功能 用輪子代替雙腳前進，方便、速度快。 開始有了運動轉換裝置，把轉動變?yōu)橐苿忧斑M。 開使用齒輪組和鏈條，比較省力。 結構 使用木頭材料， 只有 兩個輪子而沒有傳動裝置。 裝實心橡膠輪胎、前輪大、后輪小、坐墊較高、裝有腳踏板和曲柄連桿裝置，騎者可以雙腳離開地面的自行車。 自行車前后輪改為大小相同，后輪導向和驅動，并增加了鏈條、滾動軸承、飛輪、腳剎、彈簧等部件。 安全性 不安全，無法控制方向，無法剎車，前進不穩(wěn)定。 重心高，穩(wěn)定性差。上下車不方便、不安全。 比較好。 人機關系 非常差，僅僅比步行略微高效。， 較差，符合高效的目標。安全性、舒適性比較差。 很好，符合高效、舒適、安全的目標。 環(huán)境適應 依靠雙腳，可以適應大多數(shù)人可以行走的環(huán)境。 環(huán)境適應很差，需要有平整、坡度不大的道路。 環(huán)境適應一般，需要道路或者平地。 （ 2） a. 參考 答案： 女式自行車缺少橫檔，破壞了車體的三角架結構，對強度有一定程度的影響。主要是為了方便女士的上、下車，和突發(fā)情況下的雙腳制動。女式自行車是根據(jù)女士身形不高、和服飾特點設計的。女式自行車與普通自行車所適用的環(huán)境一樣，需要平地或者道路。 山地車是專門為越野 (丘陵 ,小徑 ,原野及砂土碎石道等 )行走而設計的自行車，其主要特征是：寬胎、直把、 粗壯的車架 和前后的減震，騎行較舒適。寬而多齒的輪胎 能抓穩(wěn)泥、沙、石等各種路面 ； 粗壯的車架經(jīng)得起顛簸、跳躍、碰撞； 減震器可以有效吸收沖擊； 寬平直的車把有利于平穩(wěn)掌握方向、控制平衡；大速比變速范圍可以保持足夠的驅動力應付陡峭、崎嶇的路況 。山地車具有很強的環(huán)境適應性，可以在很多情況下使用。 公路自行車是一種適合在平整、坡度不太大的公路上騎行的自行車。它有著苗條、輕巧的車架（當然強度也很可靠），羊角般的彎車把，纖細、淺紋（甚至光滑）的輪胎。總的要求：盡量減少自身重量、減少路面摩擦、減少前進風阻，提高速度。公路自行車主要使人的得到的樂趣在于：“速度的快感”。其環(huán)境適應性非常差，需要很好的道路 條件。 答案：舉例，用 設計 的一般原則來評價公路自行車。 《通用技術 學生活動手冊 必修 1技術與設計 1》教師參考 2020 年版 版權屬浙江省教育廳教研室 050100可持續(xù)發(fā)展實用創(chuàng)新技術規(guī)范經(jīng)濟道德美觀公路自行車的評價 （ 3） 參考 答案：這款折疊自行車是一種非常方便攜帶作休閑娛樂的自行車，小巧玲瓏可愛，自由自在。與常見的折疊車相比，它有很強的創(chuàng)新性。它輪子極小， 采用高性能車胎，時速可達24km；車架可折疊成 一個中型旅行袋那么小 ；車身很輕， 只有 ； 這款折疊自行 真正體現(xiàn)了折疊、便攜的特點， 可以很容易地存放在家里或放在汽車后尾箱里帶走。作為一般市內“散步”、交通工具或輕松郊游，其實用性非常好。但是 由于其著重于輕便和可折疊，強度一般不太高，速度不太快，不適宜崎嶇路況或強度運動，而且價格比較高。 2. （ 1） 參考答案：在現(xiàn)代交通工具中，自行車一