專題08結構及其設計目錄目錄第一部分明晰學考要求·精準復習第二部分基礎知識梳理·全面提升第三部分考點精講精練·對點突破考點01結構的受力考點02結構的穩(wěn)定性考點03結構的強度第四部分實戰(zhàn)能力訓練·滿分必刷學習目標內(nèi)容考察要求核心素養(yǎng)1.從力學的角度理解結構，理解結構對技術產(chǎn)品及其功能實現(xiàn)的獨特價值。2.了解結構的一般分類和簡單的受力分析方法。3.學會分析影響結構穩(wěn)定性和結構強度的因素，能夠寫出試驗報告。4.能進行簡單的結構設計，學會繪制設計圖樣，并做出原型或模型。5.能從歷史、文化和技術的角度欣賞并評價典型結構。1.從力學的角度理解結構對技術產(chǎn)品及其功能實現(xiàn)的獨特價值，了解結構的一般分類和簡單的受力分析，并從技術和文化的角度賞析經(jīng)典結構案例。2.通過技術試驗或技術探究分析影響結構的強度和穩(wěn)定性的因素，并寫出試驗報告。3.結合生活中的實際需求進行簡單的結構設計，并繪制設計圖樣，做出模型或原型。技術意識創(chuàng)新設計工程思維物化能力圖樣表達1.認識結構·結構是指事物的各個組成部分之間的有序搭配和排列?！そY構普遍存在于自然界和人類創(chuàng)造的各種物體中，形式多種多樣?！そㄖ锏慕Y構必須堅固、穩(wěn)定性好，還要能夠抵御強風、地震等自然災害的破壞。·橋梁的結構則必須能承受其自身的重力，橋上人、車輛的荷載以及風力和水流的沖擊力等?！嫾谑艿酵饬ψ饔脮r的5種變形形式，即拉伸變形、擠壓變形、剪切變形、彎曲變形和扭曲變形。·結構的分類多種多樣，從形態(tài)方面考慮，通常可以將結構分成3種基本類型：實體結構、框架結構和殼體結構。實體結構利用自身來承受荷載，主要承受壓力?？蚣芙Y構通過條狀物的連接來承受荷載，既能承受壓力又能夠承受拉力。殼體結構通過殼形來傳遞力和承受荷載，特別是當殼形頂部受到壓力時，它能將力均勻擴散。2.探究結構·結構的穩(wěn)定性是指結構在荷載的作用下維持其原有平衡形式的能力?！と叴_定的三角形構成穩(wěn)定的幾何結構。·結構的穩(wěn)定性與其幾何形狀、支撐面面積的大小和重心位置密切相關。幾何形狀科學合理支撐面面積大重心低重力集中在底部重心垂線落在支撐面內(nèi)·力矩：力和力臂的乘積叫作力對轉動軸的力矩。力對物體的轉動作用取決于力矩的大小，力矩越大，力對物體的轉動作用越大?！姸龋簶嫾挚贡黄茐牡哪芰Α！ぎ斖饬ψ饔糜跇嫾r，構件產(chǎn)生變形，原來各質點在固有內(nèi)力作用下的平衡狀況被破壞，各相鄰質點之間產(chǎn)生了附加的相互作用力，這種相互作用力稱為附加內(nèi)力。在討論構件的強度等問題時，常將附加內(nèi)力簡稱為內(nèi)力?！嫾挝粰M截面面積所受的內(nèi)力稱為構件的應力?！そY構的強度與其所用材料有關，不同材料構成的結構，其強度各不相同?！そY構的強度還與構件的形狀有關。這些型材在相同結構強度的情況下，具有用料少、質量小等優(yōu)點而被廣泛應用?！け“宀牧弦部梢酝ㄟ^折疊改變其形狀以達到增加強度的目的?！た茖W、合理的連接，不僅可保證結構或構件的形狀穩(wěn)定，還能提高結構的強度，使它足以支撐自身質量及荷載?！ぜ夹g試驗是解決技術問題的重要方法。3.結構設計·結構設計屬于設計的一種類型，它必須遵循一般的設計方法和過程?！そY構設計不但要考慮它的功能要求，還必須考慮它的受力情況、穩(wěn)定性、強度、連接方式和材料選擇等?！そY構設計還要從實用、安全、經(jīng)濟、美觀和人性化等角度綜合考慮，并且繪制設計圖樣等?！究键c1】結構的受力1.（2024·浙江）如圖所示的機械手，推動推桿，能快速將工件夾緊。工件夾緊時，下列分析正確的是（）A．連桿1受壓，連桿2受彎曲，擺桿受彎曲B．連桿1受壓，連桿2受彎曲，擺桿受壓C．連桿1受拉，連桿2受彎曲，擺桿受彎曲D．連桿1受拉，連桿2受壓，擺桿受壓【答案】A【詳解】連桿1：推桿施加的推力使連桿1兩端受到向內(nèi)的壓力，導致其受壓。連桿2：由于連桿1的壓縮力傳遞到連桿2，且連桿2兩端受力方向不共線（如一端被推向下，另一端受擺桿約束），會產(chǎn)生彎曲變形。擺桿：連桿2的力作用于擺桿一端，而擺桿另一端夾緊工件，導致其繞支點旋轉時發(fā)生彎曲，而非單純受壓。2.（2023·安徽）如圖所示為一款家用菜餡擠水器，使用時將切好的菜餡放置到下方帶網(wǎng)孔籃中，用手按壓上方手柄，手柄通過連桿帶動壓板將菜餡中水擠出。上述過程中手柄受力與變形形式為（）A．受拉 B．受扭曲 C．受彎曲 D．受壓【答案】C【詳解】在按壓的過程中，手柄主要受到的是向下彎曲作用。這種力導致手柄發(fā)生彎曲變形。故選C。【考點2】結構的穩(wěn)定性3.（2024·云南·學業(yè)考試）如圖所示為某同學設計的一個書架。該書架兩側“×”形結構的設計主要是為了（）A．方便加工 B．便于安裝 C．增加書架的強度 D．提高書架的穩(wěn)定性【答案】C【解析】書架兩側的“×”形結構設計主要是為了增加書架的強度。這種交叉結構在工程中常用于增強整體結構的穩(wěn)定性和抗變形能力。4.（2016·浙江）如圖所示的臺燈，在測試階段發(fā)現(xiàn)其支撐桿調(diào)整到某些角度時，臺燈容易翻倒。以下改進措施中合理的是（）A．增加支撐桿的長度 B．增加燈罩的質量C．增加支撐桿的厚度 D．增加底座的質量【答案】D【詳解】A不合理。增加支撐桿的長度，重心上移降低穩(wěn)定性。B不合理。增加燈罩的質量，重心上移降低穩(wěn)定性。C不合理。增加支撐桿的厚度，增加結構的強度，不影響穩(wěn)定性。D合理。增加底座的質量，降低重心增加穩(wěn)定性。故選：D?？疾橛绊懡Y構穩(wěn)定性的因素：重心的位置、支撐面的大小、結構的形狀．考查影響結構穩(wěn)定性的因素．【考點3】結構的強度5.（2023·安徽）小王同學在通用技術課中，利用塑料制作了如圖所示的一款筆簡，其連接方式是（）A．合頁連接 B．焊接 C．鉚接 D．榫接【答案】D【解析】榫接是一種傳統(tǒng)的木工連接技術，通過在兩個木制部件上分別制作凸出部分（榫頭）和凹入部分（榫眼），使它們能夠緊密地結合在一起。6.（2023·福建）王琳同學設計了一款用瓦楞紙制作的座椅，具有一定的強度，能承受一個成年人的重量。下列不屬于影響座椅強度的因素是（）A．紙板之間用螺栓螺母進行連接 B．紙板折疊成三角形形狀構件C．紙板的厚度為8mm D．增大支撐腿之間的距離【答案】D【解析】增大支撐腿之間的距離可能會降低座椅的穩(wěn)定性，但并不會直接增加座椅的強度，反而可能導致結構的不穩(wěn)定。一、選擇題1.（2023·安徽）如圖所示為一款利用木板和樹枝制作的創(chuàng)意衣帽架，其底座的主要受力和變形形式為（）A．受剪切 B．受壓 C．受扭轉 D．受彎曲【答案】B【詳解】壓力是垂直于物體表面的力，可能導致物體被壓縮。衣帽架底座確實承受了來自上方的壓力，即衣帽架整體及其掛載物品的重量。2.（2023·安徽）如圖所示為某小組在通用技術課中制作的簡易桔穆模型，橫梁的主要受力和變形形式為（）A．受剪切 B．受扭轉 C．受彎曲 D．受壓【答案】C【詳解】彎曲是橫梁在垂直荷載作用下最常見的受力和變形形式。從圖片中可以看出，木制框架結構是水平放置的，且可能承受來自上方的荷載（盡管圖片中未明確顯示荷載），因此容易受彎曲。3.（2023·安徽）如圖所示為手動水井抽水機，按下手柄，活塞桿帶動活塞向上運動，將水抽出。上述過程中手柄的主要受力和變形形式為（）A．受扭轉 B．受拉 C．受剪切 D．受彎曲【答案】D【詳解】彎曲是指物體在受到垂直于軸線方向的力時，發(fā)生的彎曲變形。在這個場景中，當按下手柄時，手柄受到一個垂直向下的壓力，這個力會使手柄發(fā)生彎曲變形。同時，由于手柄是通過杠桿與水泵相連的，因此這個彎曲變形還會放大手柄對水泵的作用力，從而實現(xiàn)抽水功能。因此，D選項是最準確的描述。4.（2024·陜西）國產(chǎn)大型客機C919的出現(xiàn)，打破了美國波音、歐洲空客的長期壟斷。C919飛機在設計、制造時采用了多種新型材料，這些材料具有重量輕、硬度大等特點，很好的提升了飛機整體的結構強度。這說明影響結構強度的因素是（）A．顏色 B．材料 C．面積 D．體積【答案】B【詳解】C919飛機在設計、制造時采用了多種新型材料，這些材料具有重量輕、硬度大等特點，顯著提升了飛機整體的結構強度。這說明影響結構強度的因素是材料。5.（2023·安徽）如圖所示為一款水杯，倒置時具有瀝水和防塵的特點。測試中發(fā)現(xiàn)，倒置放置時容易碰翻，以下改進措施中最有效的是（）A．增大杯把上部大小 B．增加杯子的高度C．選擇高強度材料制作 D．減小杯把上部重量【答案】A【詳解】增大杯把上部的大小可能會改變水杯的重心位置，使其更加穩(wěn)定。如果杯把上部增大后，能夠形成一個更寬的底座，那么水杯在倒置時就更不容易被碰翻。這個選項是合理的。6.（2023·安徽）如圖所示為一款沙發(fā)邊幾。從結構穩(wěn)定性和強度的角度分析，下列說法中不正確的是（）A．增加底部圓環(huán)面的面積，主要是為了提高結構穩(wěn)定性B．采用大理石材料代替木板制作頂部圓形面板，可以提高結構穩(wěn)定性C．加粗支撐桿材料的厚度，主要是為了提高結構強度D．改變支撐桿與圓環(huán)面間角度，會對結構穩(wěn)定性和強度都產(chǎn)生影響【答案】B【詳解】大理石材料通常比木板更重、更硬，這可能會影響邊幾的整體重量分布和重心位置。更重要的是，大理石材料因其硬度和重量，可能更多地是提高桌面的承重能力和耐久性，而非直接提高結構穩(wěn)定性。因此，B選項的說法不夠準確。7.（2023·吉林）下列結構的連接中，屬于剛連接的是（）A．B．C．D．【答案】D【解析】折疊刀：折疊刀的刀片和手柄之間通常通過鉸鏈連接，允許刀片相對于手柄旋轉，因此不屬于剛連接。剪刀：剪刀的兩片刀刃通過一個固定點連接，使用時兩片刀刃可以相對旋轉，因此也不屬于剛連接。雙節(jié)棍：雙節(jié)棍的兩節(jié)棍體之間通過鏈條或繩索連接，允許兩節(jié)棍體相對旋轉和移動，因此不