【正文】 子連接，當(dāng)上端受壓力時(shí)，連接處（釘子）要承受剪切力，容易造成連接處斷裂，所以強(qiáng)度最小。 （2)依次是：剛連接、鉸連接、剛連接。 對于試驗(yàn)中出現(xiàn)的與理論不符的情況，教師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)分析原因，找出影響試驗(yàn)結(jié)果的因素。 由于紙筒的一端很難用重物壓住，分量輕壓不住，如果分量重，則重物壓紙筒處產(chǎn)生變形，產(chǎn)生應(yīng)力集中，試驗(yàn)也將失敗，所以這個(gè)試驗(yàn)建議用兩端架在兩個(gè)凳子之間的紙筒來做。如果用截面為凹槽形狀的桿件做懸臂，從下圖可以看出，凹槽的朝向不同，所能承受的拉力也是不同的。 “小試驗(yàn)”試驗(yàn)中應(yīng)注意：(1)不同截面的紙筒懸掛的重物的位置應(yīng)一致，也就是懸臂的長度應(yīng)相同，這樣才有可比性。對這兩點(diǎn)需要分別考慮，注意不要把它們混為一談。中間有焊接縫的鋼管受到撞擊時(shí)容易損壞，因?yàn)檫B接點(diǎn)容易斷裂。 “馬上行動(dòng)”本表由學(xué)生依據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)填寫。本試驗(yàn)也可以使用其他物品替代不倒翁，只要能比較明顯地看出重心改變穩(wěn)定性也隨之改變的關(guān)系就可以。人們利用這個(gè)原理制作振動(dòng)器。它象征著一種原始生物，其流暢的波狀起伏線和不對稱的空洞可以全方位地引起人們的注意力。 右圖中的茶幾是設(shè)計(jì)師卡羅爾格雷于1925年設(shè)計(jì)的。右圖中的茶幾，一側(cè)安裝了一組抽屜，如果在抽屜內(nèi)放置過重的物品會(huì)造成重心偏向一側(cè)，就可能使茶幾失去平衡，所以抽屜內(nèi)不能放置過重的物品。殼體結(jié)構(gòu)表面能分散所受的力，在同樣的安全性下，與單純的框架結(jié)構(gòu)相比，可以使用更薄的鋼板材，使車體質(zhì)量較小，重心下移。 現(xiàn)在的中、低檔轎車基本上是一體式、承載式車體，車體有橫梁。 “思考”材料也是影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素。 運(yùn)動(dòng)的自行車可保持平衡，其原因是比較復(fù)雜的，不能單純地用靜力學(xué)的知識(shí)來解釋，它跟轉(zhuǎn)動(dòng)中的角動(dòng)量有關(guān)，學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備不夠，所以不需要從理論上向?qū)W生解釋。輪子轉(zhuǎn)得越快越不容易倒，因?yàn)檐囕S有一股保持水平的力量。一個(gè)旋轉(zhuǎn)物體的旋轉(zhuǎn)軸所指的方向在不受外力影響時(shí)，是不會(huì)改變的。 “馬上行動(dòng)”電動(dòng)自行車或摩托車的支撐點(diǎn)與地面仍然構(gòu)成三角形，一般情況下，后輪著地，前輪不受力，重心落在兩支撐點(diǎn)與后輪與地面的接觸點(diǎn)構(gòu)成的三角形中，此時(shí)結(jié)構(gòu)仍是穩(wěn)定的。如果沒有梯子中間的橫梁，梯子的支撐腳與地面的位置不能固定，梯子的支撐腳與地面的摩擦力不夠大時(shí)，由于兩梯腳是用鉸鏈連接的，當(dāng)人站上梯子時(shí)，兩梯腳會(huì)向外滑動(dòng)，A字形結(jié)構(gòu)被破壞，失去平衡，梯上的人會(huì)跌落下來。A字形梯的兩邊支腳分別與地面形成較大的支撐面，中間由橫梁固定，當(dāng)人站上梯子時(shí)，人和梯子重心的垂線落在四個(gè)支撐腳形成的底面范圍內(nèi)。 4．家中的電冰箱，4只支撐腳中有一只是可調(diào)節(jié)高低的，與照相機(jī)的支撐架是同樣道理。怎么擺放才能穩(wěn)定呢？一種解釋是，當(dāng)時(shí)那里的土地比較松軟，器具可以直接插到土里，這樣雖然器具是尖底的，但它與土所形成的支撐面還是比較大的?！榜R上行動(dòng)” “案例分析” 結(jié)構(gòu)的底座越大，結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定。除了駕駛?cè)饲暗姆较虮P有安全氣囊外，有些汽車的前排也安裝了乘客用的安全氣囊，另外有些汽車還在座位側(cè)面靠門一側(cè)安裝了側(cè)面安全氣囊。 汽車的安全氣囊是現(xiàn)代汽車上的高技術(shù)裝置。這是對外力的第一次減弱，起到了保護(hù)摩托車手安全的作用。結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)只能籠統(tǒng)地表達(dá)，因?yàn)槿缈蚣芙Y(jié)構(gòu)由于連接方式不同可能受力也會(huì)不同。多結(jié)構(gòu)組合：自行車、木椅子、水箱浮子等。A字梯、鳥巢、輸電塔等。 “練習(xí)”第1題 實(shí)體結(jié)構(gòu)：磚石、泥墻、大壩、橋墩等。教師還可以列舉其他物體的結(jié)構(gòu)對此加以說明。為了分析問題的方便，往往忽略一些不重要的細(xì)節(jié)，抓住主要因素，分析其基本的受力情況。烏龜?shù)耐鈿儆跉んw結(jié)構(gòu)，它能承受較大的壓力，保護(hù)身體不受損害。外力作用于殼體結(jié)構(gòu)時(shí)，外力分布在整個(gè)表面，并利用殼體結(jié)構(gòu)幾何形狀（曲面）的合理性，以材料直接受壓來代替彎曲內(nèi)力，大大減小了彎矩，從而充分發(fā)揮材料的潛力。 教師也可以根據(jù)本試驗(yàn)的原理，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)類似的其他試驗(yàn)，得出相同的結(jié)論。 16．教材第9頁“小試驗(yàn)” 本試驗(yàn)是對殼體結(jié)構(gòu)能承受較大壓力的有力證明。本書中的殼體結(jié)構(gòu)同板殼結(jié)構(gòu)。 “3結(jié)構(gòu)的類型” 《中國大百科全書》（中國大百科全書出版社,2002年4月第1版）認(rèn)為：“從幾何角度進(jìn)行分類，結(jié)構(gòu)可分為桿和薄壁桿結(jié)構(gòu)、板殼結(jié)構(gòu)、實(shí)體結(jié)構(gòu)等三類。本試驗(yàn)比較直觀地讓人感受不同形狀的紙張能承受不同大小的力，但不屬于嚴(yán)格意義上的而比較試驗(yàn)。建造拱橋時(shí)，需要考慮拱橋的跨度和彎曲程度，跨度越小抗壓能力越大，但是橋面的傾斜度也越大，不利于通行。 13．教材第7頁“探究” 圖中，石磨的推桿中間用繩子吊起來，一是保持人在推磨時(shí)推桿始終在平行于地面的平面上運(yùn)動(dòng)，改變了人推磨時(shí)的用力方向，只需前推與后拉，使推磨更輕松；二是防止推桿彎曲變形，可以承載一些推桿的重力。“馬上行動(dòng)” 11．教材第6頁“案例分析” 這里側(cè)重分析簡易橋梁橋面的靜態(tài)受力。應(yīng)注意結(jié)構(gòu)概念不能只局限于建筑結(jié)構(gòu)的理解上。 “閱讀”為選學(xué)內(nèi)容。 “閱讀” 1907年的魁北克大橋坍塌，被列為20世紀(jì)十大技術(shù)失誤之一。本欄目的設(shè)置目的是讓學(xué)生內(nèi)化“自然界結(jié)構(gòu)對技術(shù)領(lǐng)域的啟發(fā)”，要養(yǎng)成對日常生活細(xì)心觀察的意識(shí)和創(chuàng)新意識(shí)，知道解決技術(shù)問題不僅需要正確的方法，更要有持久的恒心和毅力。 “案例分析”中的三個(gè)實(shí)例，均說明自然界動(dòng)物、植物中存在的各種各樣的結(jié)構(gòu)可以用來為人類服務(wù)，人類可以從中獲取感悟而解決某些技術(shù)問題，實(shí)現(xiàn)一些發(fā)明創(chuàng)造。技術(shù)與設(shè)計(jì)2——教材問題及部分習(xí)題參考答案第一單元 結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)第一節(jié) 常見結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí) 1．本節(jié)重要概念：結(jié)構(gòu)、構(gòu)件、實(shí)體結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、殼體結(jié)構(gòu)。 、形象地說明結(jié)構(gòu)廣泛存在于自然界中。 “馬上行動(dòng)” 受自然界事物結(jié)構(gòu)的啟發(fā)而產(chǎn)生的產(chǎn)品有船槳（魚鰭）、人工冷光（螢火蟲）、風(fēng)箏（鷹）、鋸（蝗螂臂或鋸齒草）、車輪（隨風(fēng)旋轉(zhuǎn)的飛蓬草）、潛水艇（海豚）、聲吶（蝙蝠）、潛水用的腳蹼（鴨子）、潛水艇的流線型設(shè)計(jì)（魚類）等。 ，還是技術(shù)領(lǐng)域中的結(jié)構(gòu)現(xiàn)象的舉例，教材都注重了知識(shí)與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀的統(tǒng)一。 這里用反面例子來說明合理結(jié)構(gòu)的重要性，給人以心靈的震撼，引起人們對結(jié)構(gòu)的重視。 “馬上行動(dòng)” 自然界：地球的結(jié)構(gòu)、金剛石的結(jié)構(gòu)、樹的結(jié)構(gòu)…… 技術(shù)領(lǐng)域：汽車的結(jié)構(gòu)、自行車的結(jié)構(gòu),2008年北京奧運(yùn)會(huì)主體育場“鳥巢”的結(jié)構(gòu)…… 社會(huì)領(lǐng)域：教育管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、家庭的結(jié)構(gòu)、企業(yè)的管理結(jié)構(gòu)…… ，建議教師查閱有關(guān)結(jié)構(gòu)力學(xué)和理論力學(xué)書籍，研究結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力以及基本受力形式。 ，形象地說明了構(gòu)件的受力形式。 “馬上行動(dòng)” 吊蘭的支撐架承受吊蘭的拉力；橋墩承受來自橋面、橋上負(fù)載的壓力，兩端被托住的梁受到支撐力等。 “小試驗(yàn)” 試驗(yàn)3：紙張彎曲跨度小，抗壓能力大。由于材料本身的強(qiáng)度不同，瓦楞狀紙的抗壓能力更大。因?yàn)槿N紙板跨度不同，形狀也不同，在這種情況下是不能進(jìn)行比較的，而比較試驗(yàn)的一個(gè)前提是“改變一個(gè)變量，其他條件不變”，這樣才能得出“變量”是否在起作用的結(jié)論，而且在紙板變形的過程中，它的內(nèi)力也在變化（有預(yù)應(yīng)力的產(chǎn)生），這也是一種條件的改變。”本書中的框架結(jié)構(gòu)即指這里的“桿系結(jié)構(gòu)”，基于框架結(jié)構(gòu)的提法比較通俗易懂，因此采用此說法。 要求學(xué)生能指出這三種結(jié)構(gòu)的不同應(yīng)用場合，能對生活中常見的簡單結(jié)構(gòu)的實(shí)例進(jìn)行歸類。當(dāng)石板的重力通過木板、瓶蓋傳遞到雞蛋上時(shí)，被均勻地分散到了蛋殼的表面上，這正是殼體結(jié)構(gòu)能承受更大的壓力的原因。 “思考” 殼體結(jié)構(gòu)具有十分良好的承載性能，能以很小的厚度承受相當(dāng)大的荷載。當(dāng)石板的重力通過木板、瓶蓋傳遞到雞蛋上時(shí)，被均勻地分散到了蛋殼的表面上，所以雞蛋可以承受較大的壓力。 “案例分析” 生活中，許多物體的結(jié)構(gòu)是很復(fù)雜的。本案例中提到的建筑物結(jié)構(gòu)、自行車結(jié)構(gòu)都是如此。 “馬上行動(dòng)” 柵欄——框架結(jié)構(gòu)；圓形陶瓷裝飾品——?dú)んw結(jié)構(gòu)；冰山——實(shí)體結(jié)構(gòu)；高層建筑的彎頂——?dú)んw結(jié)構(gòu)；鋼化玻璃鍋蓋——?dú)んw結(jié)構(gòu)；竹排——框架結(jié)構(gòu)；汽車外殼——?dú)んw結(jié)構(gòu)；人的頭蓋骨——?dú)んw結(jié)構(gòu)；古羅馬斗獸場——組合結(jié)構(gòu)?？蚣芙Y(jié)構(gòu)。殼體結(jié)構(gòu)：安全帽、氣罐、油罐等。 第2題 本題是動(dòng)手做的題目，既可以在學(xué)完本部分內(nèi)容后做，也可以放在教學(xué)的過程中，讓學(xué)生結(jié)合自己所做的模型學(xué)習(xí)和分析三種結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)。 第3題 當(dāng)出現(xiàn)交通意外時(shí)，摩托車手頭盔的某一部位受到一個(gè)大的撞擊力，由于頭盔是殼體結(jié)構(gòu)，在受撞擊時(shí)外力沿殼體分布出去，使得所受力迅速分布到頭盔表面，形成整個(gè)頭盔表面均勻受力。 頭盔內(nèi)部還有一柔性減震結(jié)構(gòu)，它可以減弱頭盔殼體上的力向人腦殼的傳遞，這樣就起了保護(hù)摩托車手安全的作用。當(dāng)汽車前端發(fā)生強(qiáng)烈的碰撞時(shí)，安全氣囊就會(huì)瞬間從汽車方向盤內(nèi)彈出來，墊在方向盤與駕駛?cè)酥g，防止駕駛?cè)说念^部和胸部撞擊到方向盤或儀表板等硬物上。第二節(jié) 穩(wěn)固結(jié)構(gòu)的探析1．本節(jié)重要概念：穩(wěn)定性、強(qiáng)度。但是在我國四川廣漢三星堆出土的器具有許多都是尖底的。這種看似不合理的結(jié)構(gòu)，實(shí)際上恰恰反映了我國古代勞動(dòng)人民的聰明智慧。 “馬上行動(dòng)” A字形梯載人時(shí)能穩(wěn)定的原因，主要可從梯子的形狀、梯子的重心兩方面分析。因?yàn)橹蚊娲?，人稍有傾斜，重心的垂線仍在支撐面內(nèi)，所以結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定的。 “案例分析”應(yīng)注意，自行車的支撐架與地面的夾角不能過小，否則自行車的自身重力集中在支撐架上，同樣容易失去平衡。 “探究1”意在說明運(yùn)動(dòng)狀態(tài)中與靜止?fàn)顟B(tài)中自行車的穩(wěn)定條件不同。我們騎自行車其實(shí)也是利用了這個(gè)原理。另外，人在反復(fù)練習(xí)后，掌握了隨時(shí)平衡車體平穩(wěn)的能力也是一個(gè)比較重要的原因。教師可通過旋轉(zhuǎn)的陀螺、雞蛋能直立來演示被廣泛使用的“陀螺現(xiàn)象”，并說明在運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)中，如運(yùn)動(dòng)的自行車不倒的原因如同“陀螺現(xiàn)象”。例如，汽車的車體采用殼體結(jié)構(gòu)和薄鋼板材制造，是因?yàn)闅んw結(jié)構(gòu)表面能分散所受的力，薄鋼板材使車體質(zhì)量較小。車體是框架和殼體結(jié)構(gòu)的結(jié)合。 “探究2”以左圖中的茶幾為例，茶幾面可以轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)位置不合適時(shí)它的重心會(huì)偏向一側(cè)，如果在茶幾面的另一側(cè)放置較重的物體，就可能使茶幾失去平衡，所以使用時(shí)要保證茶幾面中心與茶幾腳中心處在同一垂直線上。 左圖中的茶幾是設(shè)計(jì)師艾林最初，它被設(shè)計(jì)為床頭柜，圈形支架可以伸進(jìn)床底下，以方便使用，同時(shí)高度也可以調(diào)整。莫里諾于1949年設(shè)計(jì)的，這是他最富有想象力的生態(tài)造型的設(shè)計(jì)之一。 “馬上行動(dòng)”偏心輪等質(zhì)量不均勻的旋轉(zhuǎn)件，在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不穩(wěn)定，引起很大的跳動(dòng)。 12．教材第15頁“小試驗(yàn)”的“試驗(yàn)一”中，只有把鐵環(huán)增加在某一側(cè)，使重心不落在支撐面內(nèi)，才可能傾倒。 “試驗(yàn)二”中，隨著屏風(fēng)旋轉(zhuǎn)角度的增大，屏風(fēng)穩(wěn)定性由差轉(zhuǎn)好，再由好轉(zhuǎn)差。竹竿比脆性塑料桿能掛更多的重物而不會(huì)斷裂，是因?yàn)椴煌牧?、不同結(jié)構(gòu)的抗拉性能不同。 ，一是結(jié)構(gòu)的外部形狀，二是結(jié)構(gòu)的構(gòu)件截面形狀。結(jié)構(gòu)的外形相同，構(gòu)件的截面不一樣，其強(qiáng)度不一樣，如上面提到的A字形梯的構(gòu)件。(2)在粘貼紙筒時(shí)，要盡可能使它們的截面周長相同，不要卷折成若干層。這一結(jié)論最好由學(xué)生自己得出。槽鋼的試驗(yàn)也是這個(gè)道理。 “馬上行動(dòng)” (1)用膠水加固連接部位，在不影響功能的前提下，對角線方向增加木條，如下圖所示。 (3)第一種是榫接，強(qiáng)度較大，結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定。第三種也是用釘子連接，但當(dāng)上端受壓力時(shí)，連接處所承受的是壓力，同時(shí)因?yàn)闆]有榫接打孔影響結(jié)構(gòu)，所以強(qiáng)度最大。 (2)本題可由學(xué)生自行觀察后得出結(jié)論。若采用壁掛方式，打人墻體的膨脹螺釘?shù)膹?qiáng)度和墻體的強(qiáng)度都不足以承受室外機(jī)的重力，最后將出現(xiàn)斷裂以至于脫落。在學(xué)習(xí)了結(jié)構(gòu)本身的內(nèi)容后，回到人對結(jié)構(gòu)的需求層面討論其功能，為下一節(jié)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)作進(jìn)一步的鋪墊。 可以引導(dǎo)學(xué)生收集此類生活中常見的物品，并思考能夠擴(kuò)展其功能的核心改進(jìn)是什么。21．教材第23頁“探究”(1)本題從如何在冰上行走不打滑方面思考。 由于地區(qū)差異，有些地區(qū)的學(xué)生對冰不一定很熟悉，因此教師也可根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r，讓學(xué)生探究“水上自行車”、“水陸兩棲自行車”或“無鏈條自行車”等如何實(shí)現(xiàn)?？捎^察市場上山地車的鏈輪的傳動(dòng)方式。 “練習(xí)”第1題當(dāng)籃球架的重心落在支撐面積之外時(shí)，籃球架會(huì)發(fā)生傾倒。為了使籃球架穩(wěn)定，一般都采取在地面BC處加重物或固定的措施。 第3題 在制作壁掛式書架時(shí)，一是要考慮用什么方式把書架固定在墻上，以滿足一定的強(qiáng)度要求；二是采用的材料自身重力（第1題）不能太大，同時(shí)應(yīng)能承受一定數(shù)量書的重力。第三節(jié) 簡單結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 1．本節(jié)重要概念：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 ，都需要首先了解國家、行業(yè)對此有哪些規(guī)劃和要求。 “馬上行動(dòng)” 生活中：《住宅建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》、《民用建筑隔聲設(shè)計(jì)規(guī)范》、《住宅居室容積衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》、《中小學(xué)校建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》、《室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范》、《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》等。 “結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的主要因素”可結(jié)合生活中的結(jié)構(gòu)事例，如住宅窗戶防盜網(wǎng)的設(shè)計(jì)、秋千等游樂設(shè)施的設(shè)計(jì)、家庭院外柵欄的設(shè)計(jì)等，不同的設(shè)計(jì)所要重點(diǎn)考慮的因素是什么。 7．教材第26頁“討論”在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中還有一些需要考慮的因素，如材料、民俗文化、地域特點(diǎn)等，還可以引導(dǎo)學(xué)生思考是否還有其他需要考慮的因素。 ，人們選擇相片架時(shí)不僅考慮造型、材料、穩(wěn)定性等因素，還考慮相片架的顏色、造型與房間的整體是否協(xié)調(diào)，相片架的擺放方式與房間的空間關(guān)系等。 ，應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生用人文的眼光看待設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)是為了滿足人們的需要的，設(shè)計(jì)是與實(shí)際生活情景相聯(lián)系的。 “馬上行動(dòng)”可指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用《技術(shù)與設(shè)計(jì)1》中掌握的技能對方案進(jìn)行評價(jià)、優(yōu)化和總結(jié)，根據(jù)發(fā)現(xiàn)的問題，從解決問題的角度去構(gòu)思新的方案，列出要點(diǎn)。 “練習(xí)” 練習(xí)中的3道題不一