【正文】 大的公路上騎行的自行車。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(qū)動力應(yīng)付陡峭、崎嶇的路況 。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。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。 環(huán)境適應(yīng)一般，需要道路或者平地。 環(huán)境適應(yīng) 依靠雙腳，可以適應(yīng)大多數(shù)人可以行走的環(huán)境。安全性 、舒適性比較差。 人機關(guān)系 非常差，僅僅比步行略微高效。上下車不方便、不安全。 安全性 不安全，無法控制方向，無法剎車，前進不穩(wěn)定。 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。 開使用齒輪組和鏈條，比較省力。 二、教學(xué)建議 1. 活動提示 （ 1） 參考 答案： 功能 用輪子代替雙腳前進，方便、 速度快。教師可以根據(jù)實際情況，靈活處理該活動，可以安排學(xué)生每學(xué)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(nèi)容完成后，一起完成。圖 5－ 5 所 體現(xiàn)的 設(shè)計 原則 主要 有：美觀原則、創(chuàng)新原則、實用原則。一般來說，中學(xué)生的設(shè)計作品，首先滿足包括安全在內(nèi)的實用原則，其他原則可以根據(jù)設(shè)計事物的不同要求，自行調(diào)整。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(shù)規(guī)范原則也有相當(dāng)大的相互制約。 一般來說，中學(xué)生的設(shè)計以方案呈現(xiàn)為主，所以為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和技術(shù)素養(yǎng)，第二位重要的就是創(chuàng)新原則了。 問題討論 （ 1）在臺燈的設(shè)計中，最 重要 的原則是哪些 ？說明原因。 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。 B． 提示 ： 可以參考 必修 1 教材的 96 頁 — 98 頁中的相關(guān)內(nèi)容。 （ 2） 請你設(shè)計一盞臺燈， 要求材料成本低廉、設(shè)計巧妙、使用安全。 圖 5－ 3 的特點是 有很 強的中國特色，有一種古典美。 提示 ：圖 5－ 2 的特點是與鬧鐘結(jié)合，一舉兩得 ；一帆風(fēng)順，既美觀、又有寓意。這樣可以有效的避免在設(shè)計完成后，沒有辦法制作模型的情況。 本次活動時間約需 90 分鐘，建議講完知識點后的鞏固 練習(xí)來使用。 由于設(shè)計方案的多樣化，所以本次活動我們可以提供給學(xué)生一部分關(guān)鍵材料，再讓學(xué)生自己收集其他材料的形式來完成。一盞自己設(shè)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(xué)習(xí)的夜晚。 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(shù)水平，引用新材料、新工藝、新橋式，對結(jié)構(gòu)行為進行更精確的數(shù)值分析，采用更精確的結(jié)構(gòu)試驗進行驗證，以使橋梁建設(shè)的經(jīng)濟效益 不斷提高，已成為時代的要求。在城市中，以及在各種交通線路相交處，需要建造立交橋。 二十世紀(jì)以來，公路交通有很大發(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。這時的橋梁材料仍以木、石為主，鑄鐵和鍛鐵很少使用。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(shè)臺階。 橋梁工程指橋梁勘測、設(shè)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(xué)和工程技術(shù)，它是土木工程的一個分支。所以深基礎(chǔ)的承載能力要比淺基礎(chǔ)為大。沉井與沉樁統(tǒng)稱深基礎(chǔ)。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(chǔ)下降到一定的深度，直到滿足承載力的需要為止。如果地基具有設(shè)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(dāng)擴大，直接支承在距地面深度不大的地基上。 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。 既允許梁作伸縮變形又允許梁作轉(zhuǎn)動變形的支座叫活動支座；只允 許梁作轉(zhuǎn)動變形而不能作伸縮變形的支座叫固定支座。 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。 下部結(jié)構(gòu) 荷載是通過上部結(jié)構(gòu)的承重結(jié)構(gòu)傳遞至下部結(jié)構(gòu)的墩臺頂面的。這些聯(lián)結(jié)桿件形成一個聯(lián)結(jié)系統(tǒng)，叫做聯(lián)結(jié)系。 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(jié)構(gòu)。承重結(jié)構(gòu)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。 上部結(jié)構(gòu) 近代橋梁由于所承受的載重和跨度都比較大，結(jié)構(gòu)就比上面說的要復(fù)雜一點。橋墩與橋臺統(tǒng)稱為橋的下部結(jié)構(gòu)。 此時 橋面與承重結(jié)構(gòu)統(tǒng)稱橋的上部結(jié)構(gòu)。 為了防止河岸在承重結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)支承在擋墻上。樹干作為梁，起承受重力的作用，在橋梁上的學(xué)名就叫做承重結(jié)構(gòu)。 三、參考資料 橋梁結(jié)構(gòu)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。 在橋梁養(yǎng)護維修方面，要求對既有橋梁建立完善的技術(shù)檔案管理制度。在施工技術(shù)中，將不斷引用新技術(shù)和高效率、高功能的機具設(shè)備，借以提高質(zhì)量、縮短工期、降低造價。橋梁美學(xué)作為時代、民族的文化在某些方面的反映，將愈來愈受到人們的重視：橋梁的面貌將蔚為大觀。在橋式方案設(shè)計中，將有可 能利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計理論，借助電子計算機選出最佳方案。 在橋梁勘察設(shè)計方面，隨著交通事業(yè)的迅速發(fā)展，大跨度或復(fù)雜的橋型將不斷涌現(xiàn)。對于建筑鋼材的脆斷機理、初始幾何缺陷等，以及混凝土材料的非彈性問題 (收縮徐變以及疲勞等 )，將繼續(xù)作充分的研究，使能正確控制結(jié)構(gòu)的受力和變形。 （ 4）觀察生活中真實的橋梁，嘗試分析這些橋梁有很高的承受力的原因？ 提示 ： 生活中的橋梁 在設(shè)計和施工時， 主要 需要 研究橋址 的選擇；決定橋梁孔徑； 考慮通航和線 路要求以確定橋面高程；考慮基底不受沖刷或凍脹以確定基礎(chǔ)埋置深度； 設(shè)計導(dǎo)流建筑物等；橋式方案設(shè)計；橋梁結(jié)構(gòu)設(shè) 計；橋梁施工；橋梁檢定；橋梁試驗；橋梁養(yǎng)護等方面。白線這種新材料的加入，可以做成懸索橋結(jié)構(gòu)，也可以用來捆綁和加固。另外， 制作的紙橋的精細程度也有 很大的影響。 問題討論 （ 1）橋梁的設(shè)計體現(xiàn)了設(shè)計過程中的哪幾個環(huán)節(jié)？ 提示 ： 橋梁的設(shè)計體現(xiàn)了設(shè)計一般過程中的：發(fā)現(xiàn)與明確問題、制定設(shè)計方案、制作模型、測試和評估模型這幾個環(huán)節(jié)。 （ 5） 試驗完成后，如果大多數(shù)學(xué)生都有比較高的學(xué)習(xí)興趣的話，教師可以把這個活動繼續(xù)深入下去。 （ 4） 試驗完成后， 最好安排 由得分優(yōu)秀的小組介紹他們作品的制作方法。加重物時，教師在 20 公分左右木板兩端各綁上一個塑料袋，然后逐步往塑料袋中加入不同重量的礦泉水瓶， 每次加量為 公斤（兩端各加一個瓶子）。 : （ 1） 如果沒有大量合適重量的標(biāo)準(zhǔn)砝碼，教師也可以選擇別的試驗用重物。結(jié)果我們每位同學(xué)都知道，直徑 20 毫米的圓柱型可以承受至少半瓶水的重量，而 20 毫米寬的硬紙片 只可以承受非常少的重量，甚至都放不了一個空瓶子。然后在講臺上放置兩張凳子，中間間隔 150 毫米，再把這兩個物體架在兩張凳子之間，兩端用膠帶紙固定。 本次活動時間約需 45～ 60 分鐘，建議先安排設(shè)計和制作，第二節(jié)課再次完成測試， 效果可能比較好 ，時間也會比較寬裕 。通過本次試驗，可以讓學(xué)生自己觀察到什么樣的形狀是最可以承受重量。另外雖然 同學(xué)們都知道橋梁是由橋面、橋墩等組成的，也知道橋梁的承受力與橋面形狀和所用的材料有關(guān)。 活動四 紙制橋梁的設(shè)計 一、本活動說明 紙橋的制作 是個非常有意思的活動，成本低廉，技術(shù)含量卻很高。 小熊在線 性價比 性價比名次 電池 性價比值 1 南孚 5 號堿性電池 1409 2 白象 5 號堿性電池 695 3 雙鹿 5 號堿性電池 402 4 東芝 5 號碳性電池 83 5 松下 5 號碳性電池 76 5 號一次性電池測試－性價比值圖表 從上面繪制的 “ 性價比值 ” 圖表可以清晰的看到，南孚 5 號堿性電池 的性價比將競爭對手遠遠拋在后面。至于碳性電池的東芝和松下品牌，顯然非常不適合在數(shù)碼相機這類高負載的用電器上使 用。 實測視頻拍攝時間 時長名次 電池 實測視頻拍攝時間 1 南孚 5 號堿性電池 32 分 53 秒 (1973s) 2 白象 5 號堿性電池 17 分 23 秒 (1043s) 3 雙鹿 5 號堿性電池 12 分 15 秒 (735s) 4 東芝 5 號碳性電池 1 分 15 秒 (75s) 5 松下 5 號碳 性電池 1 分 08 秒 (68s) 將 5 個品牌電池的工作時間換算為秒后，我們繪制了下面這張圖表： 5 號一次性電池測試－攝像時長圖表 從測試成績來看，南孚 5 號堿性電池 以領(lǐng)先第二名近一倍的成績拔得頭籌。 小熊在線 測試方式：開機后立即執(zhí)行視頻拍攝功能，直至電量不足相機自動關(guān)機，記錄視頻拍攝長度。 參加測試產(chǎn)品：南孚 5 號堿性電池、雙鹿 5 號堿性電池、白象 5 號堿性電池、東芝 5號碳性電池、松下 5 號碳性電池。 三 、 參考任務(wù) 5 號電池的另一種測試 （小熊在線提供） 5 號一次性電池可以廣泛應(yīng)用于數(shù)碼相機、 MP便攜式 CD 機、掌上游戲機、對講機、遙控器和時鐘等家用電器上。 第三步：我們觀察發(fā)現(xiàn)，在以后的 12 天里，蒜苗幾乎停止生長，頂部綠苗全部變黃，根部發(fā)黑，最后蒜苗死亡。 第二步：將 南孚電池 用錘子和刀子弄碎放入水槽中，加入適量清水， 3 天后，我們提取了水槽中液體的上清液，其中含有電池污染土壤的各種有害成份。 實驗器材：完整、可發(fā)育的蒜頭一顆；培養(yǎng)皿一個；小水槽一個；廢舊的南京電池一節(jié)；錘子、刀各一個；水若干?，F(xiàn)舉一例如下： 實驗名稱：廢舊電池污染對蒜苗生長所產(chǎn)生的影響 。 所以我們設(shè)計技術(shù)試驗時，可以簡單的用閃光燈的閃爍次數(shù)來檢測各種電池的好壞。如果在具有機械驅(qū)動裝置、變焦鏡頭、閃光燈及液晶顯示屏等配置的數(shù)碼相機中使用這種堿性干電 池，那么在拍攝過程中電壓將會變得不足，在降低到一定程度后，即使電池容量還有剩余，電池也無法繼續(xù)使用。 五、問題討論 1．如果我們要選擇電池使用在照相機的閃光燈上，如何設(shè)計合理的技術(shù)試驗？ 提示 ： 照相機 的電池與一般的電池有差異， 使用 5 號電池的數(shù)碼相機主要使用的是 鎳氫充電電池。 試驗總結(jié)： 一般是根據(jù)自己的分析結(jié)構(gòu)，得出結(jié)論。 表格中的 數(shù)據(jù) 在繪圖紙上畫出每個品牌電池放電的圖像。測量結(jié)果記錄在活動手冊的相關(guān)位置。 試驗過程： ， 根據(jù)電路圖連接好電路 。 （ 4）試驗報告 提示 ： 試驗名稱：電池的 性能測試 試驗?zāi)康模?探究各種常見電池的續(xù)航能力。 （ 3）表 3— 1 和圖 3— 2，學(xué)生根據(jù)自己小組的 測試數(shù)據(jù)自行完成。最好選擇那些 廣告中常見的、市場占有率較大的產(chǎn)品 ，同時 最好也收集幾個價格低廉的小廠家生產(chǎn)的電池或者假冒的劣質(zhì)電池。 二、教學(xué)建議 （ 1） 先把學(xué)生分為若干個 4 人小組。同時，通過這個試驗，我們還可以熟悉常見技術(shù)試驗的一般過程和方法， 并學(xué)會簡單 技術(shù)試驗報告 的書寫 。 因而電池能對某個設(shè)備的供電時間只能是個大約值，而這個值也只有通過實際操作經(jīng)驗來估計。 但是 數(shù)碼設(shè)備實際工作時的電流不可能始終恒定在某一數(shù)值 的。 例如一節(jié)電池的額定容量是 1300mAh， 那么 如果以 （ C 為電池容量 ）即 130mA 的電流給電池放電， 該電池可以持續(xù)工作 10 小時（ 1300mAh/130mA=10h）；如果放電電流為 1300mA，那供電時間就只有 1 小時左右 。設(shè)計師同樣設(shè)計了遠距燈和近距燈，這樣以來，觀測地形更加方便了。而這個手電，將手柄設(shè)計在上部，將裝電池的部位放在燈體的下部 ，這樣以來，用戶的手拎著手柄時感覺到更加自然和舒適。 這是一款最新的手電設(shè)計，對于出門遠足或者需要夜間跑步、散步的人們來說再合適不過了。這種杯子添加了兩個小把手，為了更加穩(wěn)定把杯底的基座加大，再加上防飲料濺出的設(shè)計，很適合兒童使用。很多兒童都喜歡用吸管喝飲料，但是通常的吸管杯子都比較大，而且很笨重。教師 要讓學(xué)生根據(jù)人機關(guān)系的觀點來 回答 。 （ 4） 以同學(xué)們現(xiàn)在的校服為例，從人機關(guān)系的角度談?wù)勅绾胃倪M？ 提示 ： 可以從校服的顏色、款式、大小、材料等方面來改進。 又例如 在操作計算機的時候，人們 常常是手臂向前懸空著來操作鍵盤和鼠標(biāo)的。 但是 這些座椅的設(shè)計和生產(chǎn)直接從國外引進，而生產(chǎn)者又沒有有關(guān)的