1、蜂巢 蜂巢由工蜂筑蜂巢由工蜂筑造造蜂巢的結構用材最少蜂巢的結構用材最少, ,容積最大容積最大 蜂房是六角形的，蜂房是六角形的，0.0730.073毫米的巢壁，蜂房微微毫米的巢壁，蜂房微微向內傾斜，排列成行，但彼此嵌合得天衣無縫，構向內傾斜，排列成行，但彼此嵌合得天衣無縫，構成一個整體，牢固無比。重成一個整體，牢固無比。重4040克的蜂房，卻能容納克的蜂房，卻能容納20002000克蜜蜂?？嗣鄯?。 蜂巢的結構精巧又美觀蜂巢的結構精巧又美觀視頻比薩斜塔視頻比薩斜塔 世界上任何事物都存在結構世界上任何事物都存在結構,結構結構多種多樣且決定著事物存在的性多種多樣且決定著事物存在的性質。質。 結構（結構

2、（structure)：是指事物的各是指事物的各個組成部分之間的有序搭配和排個組成部分之間的有序搭配和排列。列。 形形色色的結構給了人們無限形形色色的結構給了人們無限的創造靈感和啟示的創造靈感和啟示.通過對自然界通過對自然界中結構的分析和研究中結構的分析和研究,人們將其人們將其成果應用到技術領域成果應用到技術領域,更好地更好地服務人類服務人類.蒼耳子與尼龍搭扣蒼耳子與尼龍搭扣鳥與飛機鳥與飛機鷹眼與導彈跟蹤系統鷹眼與導彈跟蹤系統蒼耳子蒼耳子 植物形態一年生草本，三角狀卵形，先端銳尖，基部心形。邊緣有缺刻或35淺裂，有不規則粗鋸齒，兩面有粗毛；頭狀花序頂生或腋生，雌雄同株，雄花序在上，球形，花冠筒

3、狀，5齒裂；雌花序在下，卵圓形，外面有鉤刺和短毛。外面有鉤刺和短毛?；ㄆ?10月，果期811月。 生于荒地、山坡等干燥向陽處。分布于全國各地。 應用應用 .用于不聞香臭、時流濁涕，鼻淵頭痛，外感風寒，惡寒無汗，風寒頭痛。本品溫和疏達，味辛散風，苦燥濕濁，通竅止痛，常配伍辛夷、白芷、薄荷同用，即蒼耳子散。案例案例1與尼龍搭扣與尼龍搭扣案例2人類飛翔的夢想源于展翅高飛的鳥，人類飛翔的夢想源于展翅高飛的鳥，鳥因為有它自由流暢的體形和翅膀結鳥因為有它自由流暢的體形和翅膀結構，飛機原型源于飛鳥形體結構的仿構，飛機原型源于飛鳥形體結構的仿生。生。中國的大飛機在研制中中國的大飛機在研制中鷹眼鷹眼與導彈跟蹤系

4、統與導彈跟蹤系統結構如：1、自然界中物體的結構自然界中物體的結構：鳥巢、蜂窩、蜘蛛網、大樹、動物的身體與器官等；2、生活中的飛機、汽車、樓房、橋梁等3、抽象的結構如語文科的小說、詩詞等，人員結構、計算機方面的數據結構等人類創造物體的結構人類創造物體的結構社會領域中的結構社會領域中的結構閱讀案例：魁北克大橋的坍塌。分析大橋坍塌的原因是什么？設計師擅自改變橋的結構。為什么改變橋的結構會造成塌陷呢？因為，不合理的結構會使結構或材料所受到的外力超過其承受的極限。結構與力結構與力 從力學角度來說從力學角度來說, 結構結構是指可承受一定是指可承受一定力的力的架構形態架構形態, 它可以抵抗能引起形狀它可以抵

5、抗能引起形狀和大小改變的力。和大小改變的力。 每個物體都有它的特定的每個物體都有它的特定的架構形態架構形態，這，這種架構形態體現著它的結構。種架構形態體現著它的結構。 一個較復雜的結構由許多不同的部分組一個較復雜的結構由許多不同的部分組成，這些組成部分通常成為成，這些組成部分通常成為構件構件。（例。（例如：自行車的車輪有輻條、輪胎、車圈、如：自行車的車輪有輻條、輪胎、車圈、氣門等構件組成。）氣門等構件組成。） 物理學物理學與通用技術研究力的角度不與通用技術研究力的角度不同同,物理學往往研究外力物理學往往研究外力,把物體當把物體當質點質點,哪怕是地球哪怕是地球,在研究它繞太陽在研究它繞太陽轉動時

6、轉動時,仍把它當作質點。仍把它當作質點。 而而技術學技術學則關注一個物體則關注一個物體內部受力內部受力情況。情況。 當一個結構受到外力作用時當一個結構受到外力作用時,內部各內部各質點之間的相互作用會發生改變質點之間的相互作用會發生改變, 產產生一種抵抗的力生一種抵抗的力 , 稱為內力。稱為內力。 應力是構件的單位橫截面上所產生的應力是構件的單位橫截面上所產生的內力。內力。 當應力達到某一極限值時當應力達到某一極限值時, 結構就會結構就會遭到破壞。用公式表示應力為：遭到破壞。用公式表示應力為： =F/s, 其中其中 ,F 是內力是內力 ,S 是受力面積是受力面積 , 是應力。是應力。 2.2 基

7、本受力形式基本受力形式工程中，構件的受力情況是比較復雜的，為工程中，構件的受力情況是比較復雜的，為了便于設計和計算，一般將構件的受力形式了便于設計和計算，一般將構件的受力形式簡化成以下五種：簡化成以下五種：拉力、壓力、剪切力、彎曲力、扭轉力。拉力、壓力、剪切力、彎曲力、扭轉力。拉力受力特點：物體所承受受力特點：物體所承受拉拽力拉拽力壓力受力特點：受力特點：擠壓物體的力擠壓物體的力 剪切力受力特點：受力特點：兩個距離很近兩個距離很近 ,大小相等大小相等,方方向相反向相反,且作用于同一物體上的平行力且作用于同一物體上的平行力 彎曲力彎曲力受力特點：受力特點：作用于物體作用于物體 ,使它產生使它產生

8、彎曲彎曲的力的力 扭轉力受力特點：受力特點：反方向向物體兩端均勻施力反方向向物體兩端均勻施力 ,使物體發生使物體發生扭轉形變扭轉形變的力的力 拉拉 力力 物體所承受的拉拽力物體所承受的拉拽力 壓壓 力力 擠壓物體的力擠壓物體的力 剪切力剪切力 兩個距離很近兩個距離很近 ,大小相等大小相等,方向相反方向相反,且作用且作用于同一物體上的平行力于同一物體上的平行力 扭轉力扭轉力 反方向向物體兩端均勻施力反方向向物體兩端均勻施力 ,使物體發生使物體發生扭轉形變的力扭轉形變的力 彎曲力彎曲力 作用于物體作用于物體 ,使它產生彎曲的力使它產生彎曲的力 1、分析受力的形式分析受力的形式支撐力支撐力拉力拉力壓

9、力壓力側壓力側壓力吊蘭的支撐架吊蘭的支撐架橋墩橋墩大壩大壩兩端被托起的梁兩端被托起的梁 觀察右下圖觀察右下圖,說明石磨的推桿為什么要用一根繩說明石磨的推桿為什么要用一根繩子吊起來。石磨在推動過程中，繩子在空間的子吊起來。石磨在推動過程中，繩子在空間的軌跡是一個什么圖形？軌跡是一個什么圖形？一：保持人在推磨時推桿一：保持人在推磨時推桿始終在始終在平行平行于地面的平面于地面的平面上運動，改變了人推磨時上運動，改變了人推磨時的用力方向，只需前推與的用力方向，只需前推與后拉，使推磨更輕松。后拉，使推磨更輕松。二：防止推桿彎曲變形，二：防止推桿彎曲變形，可以承受一些推桿的重力?？梢猿惺芤恍┩茥U的重力。3

10、、小試驗（1）比較不同形狀的紙板承受壓力的大小1、哪種情況下紙板的抗壓能、哪種情況下紙板的抗壓能力最強？力最強？2、如果把紙板折成瓦楞狀，、如果把紙板折成瓦楞狀，試驗結構會發生試驗結構會發生紙張彎曲跨度小，抗壓能力大。紙張彎曲跨度小，抗壓能力大。瓦楞狀紙的抗壓能力更好。瓦楞狀紙的抗壓能力更好。三、結構的類型三、結構的類型 實體結構：結構體本身是實心受力特點：外力分布在整個體積中（實心墻、受力特點：外力分布在整個體積中（實心墻、大壩）大壩） 框架結構：框架結構：細長的構件細長的構件 受力特點：支撐空間而不充滿受力特點：支撐空間而不充滿空間空間 框架結構是由桿件或板件連接框架結構是由桿件或板件連接

11、而成的，構件可以是空心，也可以而成的，構件可以是空心，也可以是實心；可以是平面框架，也可以是實心；可以是平面框架，也可以是空間框架。由于這種結構用料少，是空間框架。由于這種結構用料少，可以承受多種載荷，因此用得很廣可以承受多種載荷，因此用得很廣泛。泛。 案例分析案例分析 ： 大連電視塔大連電視塔返回受力情況：受力情況：空間框架空間框架體。如體。如鐵塔架，腳手鐵塔架，腳手架，建筑框架體。架，建筑框架體。 殼體結構：殼體結構：層狀結構層狀結構 受力特點：外力作用在結構體受力特點：外力作用在結構體的表面上的表面上 殼體結構是用薄壁殼狀構件來殼體結構是用薄壁殼狀構件來替代空間框架而形成的一種空間結替代

12、空間框架而形成的一種空間結構。由于它可以將作用在其上的集構。由于它可以將作用在其上的集中橫向載荷分散為沿殼體的壓力。中橫向載荷分散為沿殼體的壓力。因此在場館建設中用得很多。因此在場館建設中用得很多。 案例分析：頭盔，汽車外殼等案例分析：頭盔，汽車外殼等返回P9小實驗（了解殼體結構的受力情況）小實驗（了解殼體結構的受力情況）思考：為什么雞蛋能夠承受如此大的壓力？思考：為什么雞蛋能夠承受如此大的壓力？因為雞蛋獨特的橢圓形造型，所以只要有重量壓在因為雞蛋獨特的橢圓形造型，所以只要有重量壓在雞蛋上面，雞蛋所承受的重力便會向四周均勻散雞蛋上面，雞蛋所承受的重力便會向四周均勻散開，讓每個部位承受同樣的重力

13、。殼體結構具有十開，讓每個部位承受同樣的重力。殼體結構具有十分良好的承載性能，能以很小的厚度承受相當大的分良好的承載性能，能以很小的厚度承受相當大的荷載。外力作用于殼體結構時，外力分布在整個表荷載。外力作用于殼體結構時，外力分布在整個表面，并利用殼體結構幾何形狀（曲面）的合理性，面，并利用殼體結構幾何形狀（曲面）的合理性，以材料直接受壓來代替彎曲內力，大大減小了彎以材料直接受壓來代替彎曲內力，大大減小了彎矩，從而充分發揮材料的潛力。當石板的重力通過矩，從而充分發揮材料的潛力。當石板的重力通過木板、瓶蓋傳遞到雞蛋上時，被均勻地分散到了蛋木板、瓶蓋傳遞到雞蛋上時，被均勻地分散到了蛋殼的表面上，所以

14、雞蛋可以承受較大的壓力。殼的表面上，所以雞蛋可以承受較大的壓力。烏龜的外殼屬于殼體結構，它能承受較大的壓力，烏龜的外殼屬于殼體結構，它能承受較大的壓力，保護身體不受損害。保護身體不受損害。P10案例分析案例分析 埃菲爾鐵塔是現代巴黎的標志埃菲爾鐵塔是現代巴黎的標志,是是一座于一座于1889年建成位于法國巴黎年建成位于法國巴黎戰神廣場上的露空結構鐵塔，高戰神廣場上的露空結構鐵塔，高320米。埃菲爾鐵塔得名于它的設米。埃菲爾鐵塔得名于它的設計師橋梁工程師居斯塔夫埃菲爾。計師橋梁工程師居斯塔夫埃菲爾。鐵塔設計離奇獨特，是世界建筑鐵塔設計離奇獨特，是世界建筑史上的技術杰作，因而成為法國史上的技術杰作，

15、因而成為法國和巴黎的一個重要景點和突出標和巴黎的一個重要景點和突出標志。埃菲爾鐵塔分為三層，從塔志。埃菲爾鐵塔分為三層，從塔座到塔頂共有座到塔頂共有1711級階梯，分別級階梯，分別在離地面在離地面57米、米、115米和米和276米處米處建有平臺建有平臺 整體是框架結構；地基、柱整體是框架結構；地基、柱子等是實體結構子等是實體結構承重部分是框架結構、擋泥板是殼體結構、腳踏承重部分是框架結構、擋泥板是殼體結構、腳踏板與鏈輪之間是傳動結構板與鏈輪之間是傳動結構自行自行車由車由哪些哪些基本基本結構結構類型類型組成組成三、結構的類型結構的類型類型特點受力特點實例實體結構實體結構框架結構框架結構殼體結構殼

16、體結構結構體是實心結構體是實心 外力分布在整個體積中外力分布在整個體積中主要承受壓力主要承受壓力實心墻實心墻大壩大壩結構體由細長的結構體由細長的構件組成構件組成 支撐空間而不充滿空間支撐空間而不充滿空間即可以承受壓力，又可以即可以承受壓力，又可以承受拉力承受拉力鐵架鐵架結構體是層狀結構體是層狀外力作用在結構體表面上外力作用在結構體表面上當殼頂部受到壓力時，能當殼頂部受到壓力時，能將力均勻分散將力均勻分散頭盔頭盔貝殼貝殼練習：分析物體結構的類型練習：分析物體結構的類型 物體結構物體結構實體實體框架框架殼體殼體組合組合柵欄圓形陶瓷裝飾品冰山建筑的穹頂鋼化玻璃鍋蓋竹排汽車外殼人的頭蓋骨古羅馬斗獸場古

17、羅馬斗獸場古羅馬斗獸場練習：當出現交通事故時，摩托車手的頭盔是如何避免外當出現交通事故時，摩托車手的頭盔是如何避免外力對頭骨的撞擊的？力對頭骨的撞擊的？當出現交通意外時，摩托車手頭盔的某一部位受到當出現交通意外時，摩托車手頭盔的某一部位受到一個大的撞擊力，由于頭盔是殼體結構，在受撞擊一個大的撞擊力，由于頭盔是殼體結構，在受撞擊時外力沿殼體分布出去，使得所受力迅速分布到頭時外力沿殼體分布出去，使得所受力迅速分布到頭盔表面，形成整個頭盔表面均勻受力。另外頭盔內盔表面，形成整個頭盔表面均勻受力。另外頭盔內部還有一柔性減震結構，它可以減弱頭盔殼體上的部還有一柔性減震結構，它可以減弱頭盔殼體上的力向人腦殼的傳遞，這樣就起了保護摩托車手安全力向人腦殼的傳遞，這樣就起了保護摩托車手安全的使用。的使用。汽車的安全汽囊又是如何保護駕駛員的？汽車的安全汽囊又是如何保護駕駛員的？汽車的安全氣囊是現代汽車上的高科技裝置。汽車的安全氣囊是現代汽車