通用技术学生活动手册8226必修18226技术与设计1教师参考

通用技术学生活动手册8226必修18226技术与设计1教师参考内容摘要：

察设计方面，随着交通事业的迅速发展，大跨度或复杂的桥型将不断涌现。 高速公路的发展，对桥梁设计亦将提出新的要求。 在桥式方案设计中，将有可能利用结构优化设计理论，借助电子计算机选出最佳方案。 粤槭绾 在结构设计计算中，采用空间理论来分析桥梁整体受力已成为可能；以概率统计理论为基础的极限状态设计理论，将进一步反映在桥涵设计规范中，使桥梁设计的安全度得到科学合理的保证。 桥梁美学作为时代、民族的文化在某些方面的反映，将愈来愈受到人们的重视：桥梁的面貌将蔚为大观。 粤槭绾 在桥 梁施工方面，对施工组织将充分利用电子计算机进行经济有效的管理。 在施工技术中，将不断引用新技术和高效率、高功能的机具设备，借以提高质量、缩短工期、降低造价。 如采用激光测量控制结构的精确定位；引用自升式水上平台克服深水基础的困难；利用遥控设备在沉井、沉箱中挖基，以减少劳动强度并避免人身危险；利用高质量的焊接技术，借能推广工地焊接等，此外，装配式桥梁也将有所发展，以使结构和构件标准化，生产工业化。 粤槭绾 在桥梁养护维修方面，要求对既有桥梁建立完善的技术档案管理制度。 在桥梁维修检查中，引用新型精密的测量仪表，如用声 测法对结构材料的缺陷以及弹性模量进行测定；用手携式金相摄影仪检查钢材的晶体结构俾能及早进行加固防患于末然，以便延长桥梁的使用寿命。 粤槭绾 粤槭绾 三、参考资料 粤槭绾 桥梁结构知识 粤槭绾 桥梁的组成部分与各部分的作用 粤槭绾 一根树干架在两岸就形成了一座最简单的单孔独木桥。 其所承受的重力（竖直的）或外力（竖直的或水平的），叫做荷载。 树干作为梁，起承受重力的作用，在桥梁上的学名就叫做承重结构。 粤槭绾 如果木头的长度小于两岸的距离，则可在两岸之间设立一至数个木的或砖、石砌筑的支承物，然后在支承物与支承物之间及支 承物与河岸之间架设由若干根木梁组成的承重结构，于是便形成了多孔桥。 粤槭绾 为了防止河岸在承重结构的压力作用下崩塌，则可紧贴河岸用石块或木排桩做成挡墙，将承重结构支承在挡墙上。 又为了便于通行，可在并排的木梁上铺上小圆木或木板，做成桥面。 粤槭绾 此时桥面与承重结构统称桥的上部结构。 两岸之间的支承物称作桥墩；岸边的支承物兼挡墙称作侨台。 桥墩与桥台统称为桥的下部结构。 上部结构是跨越部分，又称跨越结构或桥跨结构；下部结构是支承部分，又称支承结构。 粤槭绾 上部结构 粤槭绾 近代桥梁由于所承受的载重和跨度都比较大，结构 就比上面说的要复杂一点。 拿上部结构来说，如果承重结构是梁，就叫做主梁，可以用钢（钢板栗、钢箱梁、铜街梁）、钢筋混凝土（跨度不大时）或预应力混凝土做成。 承重结构如果是拱，就叫做主拱（多于一片拱时拱肋）；如果是悬索，就叫做主索或大缆。 粤槭绾 上承式（桥面在承重结构的上方）铁路钢桁梁的组成部分，其钢轨铺在枕木上，枕木铺在纵梁上，纵梁支承在横梁上，横梁支承在主梁（行架式承重结构）上。 粤槭绾 此时钢轨与枕木部分叫做桥面，纵梁与横梁部分叫做桥道结构。 粤槭绾 桥面设在承重结构上方的叫做上承式桥；桥面设在承重结构下方的叫做 下承式桥（在两片（或数片）主梁之间用纵向的及横向的杆件，将两片很薄的主梁联成一个协性较大的空间结构，以抵抗横向的及纵向的力（风力、车辆摇摆力、线路在曲线上时的离心力等）。 这些联结杆件形成一个联结系统，叫做联结系。 于是上部结构便扩充为四个部分，即： 1．桥面； 2．桥道结构； 3．承重结构及 4．联结系。 粤槭绾 下部结构 粤槭绾 荷载是通过上部结构的承重结构传递至下部结构的墩台顶面的。 为了使上部结构与下部结构的受力明确（在支点处力的作用位置明确），以便进行精确的力学计算，同时为了上部结构与下部结构之间的连接可靠，必 须在上、下部结构之间有一个保证力的作用位置明确并且连接牢固的支点构造，这个支点构造就叫做支座。 粤槭绾 对于梁式桥来说，由于荷载和温度的作用，梁都会发生变形。 这种变形在支座处有两种：一种是梁弯曲时的转动变形；另一种是梁伸缩时的移动变形。 粤槭绾 既允许梁作伸缩变形又允许梁作转动变形的支座叫活动支座；只允许梁作转动变形而不能作伸缩变形的支座叫固定支座。 每根梁只能有一个固定支座，其余的均为活动支座。 粤槭绾 桥墩与桥台一般用砖、石砌筑或混凝土灌筑而成，在旱地上有时可用钢做成。 承受墩台底部压力的土壤或岩石叫做地基。 如果 地基具有设计需要的足够的承载力，那么就可将墩台身的底面根据地基承载力的大小和墩台稳定的需要适当扩大，直接支承在距地面深度不大的地基上。 粤槭绾 这个扩大了的部分就叫做扩大基础或浅基础。 如果地基浅层的承载力不足以承受墩台身传下的压力，则要将基础下降到一定的深度，直到满足承载力的需要为止。 下降的方法一类叫沉井，一类叫沉桩。 沉井与沉桩统称深基础。 粤槭绾 深基础与浅基础在受力方面的不同之处在于：浅基础只靠基础底部面积传递压力；深基础则除了依靠沉井或桩尖的底部面积将压力传递给地基以外，还依靠井壁和极壁与土层间的摩阻力， 将一部分荷载传至地基。 所以深基础的承载能力要比浅基础为大。 粤槭绾 这样一来，桥梁的下部结构通常就由三个部分组成： 1．支座； 2. 墩台； 3．基础。 粤槭绾 桥梁工程指桥梁勘测、设计、施工、养护和检定等的工作过程，以及研究这一过程的科学和工程技术，它是土木工程的一个分支。 粤槭绾 桥梁工程学的发展主要取决于交通运输对它的需要。 古代桥梁以通行人、畜为主，载重不大，桥面纵坡可以较陡，甚至可以铺设台阶。 在有重载马车之后，载重量逐步加大，桥面纵坡也必须使之平缓。 这时的桥梁材料仍以木、石为主，铸铁和锻铁很少使用。 粤槭绾 自从 有了铁路以后，桥梁所承受的载重逐倍增加，线路的坡度和曲线标准要求又高，且需要建成铁路网以增大经济效益，因此，为要跨越更大更深的江河、峡谷，迫使桥梁向大跨度发展。 石材、木材、铸铁、锻铁等桥梁材料，显然不合要求，而钢材的大量生产正好满足这一要求。 粤槭绾 在技术方面，只是凭经验修桥，曾使 19 世纪 80～ 90 年代的许多铁路桥发生重大事故；从这时起，正在发展中的结构力学理论得到了重视，而在它的静力分析理论完全确立并广泛普及之后，桥梁因强度不足而造成的事故显然大为减少。 粤槭绾 二十世纪以来，公路交通有很大发展。 在内陆，需 要在更多的河流、峡谷之上建桥。 在城市中，以及在各种交通线路相交处，需要建造立交桥。 在沿海，既需在大船通航的河口、海湾、海峡修建特大跨度桥梁，又需在某些海岛与大陆之间修建长桥。 粤槭绾 桥梁需要大量修建，而人力、物力、财力有限；于是，不断提高技术水平，引用新材料、新工艺、新桥式，对结构行为进行更精确的数值分析，采用更精确的结构试验进行验证，以使桥梁建设的经济效益不断提高，已成为时代的要求。 粤槭绾 粤槭绾 粤槭绾 粤槭绾 活动五 台灯的设计与制作 粤槭绾 一、本活动说明 粤槭绾 台灯是我们每个家庭都离不开的生活必须 用品，更是我们每个同学学习的好帮手。 一盏自己设计并制作，巧妙而独特的台灯，可以陪伴我们更好的度过一个又一个学习的夜晚。 台灯的设计可以多种多样，让学生根据 所学的关于 设计 一般原则的 知识，来 设计并制作完成一个台灯作品，可以 进一步理解设计的基本原则是设计过程和设计评价的重要指导和依据。 粤槭绾 由于设计方案的多样化，所以本次活动我们可以提供给学生一部分关键材料，再让学生自己收集其他材料的形式来完成。 既有统一的比较性，又有自己的创新，这样的方式比较合理。 本次活动时间约需 90 分钟，建议讲完知识点后的巩固 练习来使用。 粤槭绾 粤槭绾 二、教学建议 粤槭绾 ，可以让同学们先收集和分析材料，然后根据材料进行设计，最后进行创新优化的方法。 这样可以有效的避免在设计完成后，没有办法制作模型的情况。 粤槭绾 :粤槭绾 （ 1） 观察下面 两盏台灯，分别写出它们 的特点 及其所体现的设计 原则。 粤槭绾 提示 ：图 5－ 2 的特点是与闹钟结合，一举两得 ；一帆风顺，既美观、又有寓意。 这个台灯所体现的 设计 原则 主要 有 ： 美观原则、创新原则、实用原则。 粤槭绾 图 5－ 3 的特点是 有很强的中国特色，有一种古典美。 这个台灯所体现的 设计 原则 主要 是：美观原则 、创新原则、实用原则。 粤槭绾 （ 2） 请你设计一盏台灯， 要求材料成本低廉、设计巧妙、使用安全。 粤槭绾 A． 提示 ： 制作时多用绝缘材料；避免外观的破损和断裂造成的漏电；使用标准绝缘胶布固定电线接头；测试前，用电笔测试各部件是否漏电；测试时，最好要求戴橡胶手套，不光脚，手脚干燥；可能的话，要有大人或者同学陪伴完成试验。 粤槭绾 B． 提示 ： 可以参考 必修 1 教材的 96 页 — 98 页中的相关内容。 粤槭绾 ：略 粤槭绾 （ 3）根据设计方案和所提供的材料，分小组制作一盏台灯。 粤槭绾 提示 ： 如果制作时间过长或者课时不足时， 可以安排一部分工作回家完成。 粤槭绾 （ 4）你小组所设计、制作的台灯体现了设计的哪些原则。 粤槭绾 提示 ： 根据各小组的作品填写。 粤槭绾 问题讨论 粤槭绾 （ 1）在台灯的设计中，最 重要 的原则是哪些。 说明原因。 粤槭绾 提示 ： 在台灯的设计中，首先关注制作和使用的安全、照明功能的满足和结构的稳固性，所以最重要的设计原则一定是实用原则。 一般来说，中学生的设计以方案呈现为主，所以为了培养学生的创新意识和技术素养，第二位重要的就是创新原则了。 粤槭绾 （ 2） 在设计台灯 的过程中，是否有一些原则是相互制约的。 你是 如何 进行 抉择 的。 粤槭绾 提示 ： 设计的 7 个原则全部完美的达成是不太可能的。 经济原则和美观原则大多数情况下都是相互制约，同时创新原则和技术规范原则也有相当大的相互制约。 类似的相互制约在设计时是比较常见的。 一般来说，中学生的设计作品，首先满足包括安全在内的实用原则，其他原则可以根据设计事物的不同要求，自行调整。 粤槭绾 （ 3） 下面是两件同学的作品，它们分别体现了设计的哪些原则。 粤槭绾 提示 ： 图 5－ 4 所体现的 设计 原则 主要 有： 经济 原则、实用原则 、美观原则、可持续发展原则。 图 5－ 5 所 体现的 设计 原则 主要 有：美观原则、创新原则、实用 原则。 粤槭绾 粤槭绾 粤槭绾 粤槭绾 粤槭绾 粤槭绾 粤槭绾 粤槭绾 粤槭绾 粤槭绾 粤槭绾 粤槭绾 粤槭绾 粤槭绾 粤槭绾 粤槭绾 粤槭绾 粤槭绾 粤槭绾 粤槭绾 粤槭绾 粤槭绾 粤槭绾 粤槭绾 粤槭绾 粤槭绾 粤槭绾 粤槭绾 粤槭绾 粤槭绾 粤槭绾 活动六 自行车的评价 粤槭绾 杭州师范大学附属中学 何威年 提供 粤槭绾 一、本活动说明 粤槭绾 本次活动时间约需 20 分钟左右。 教师可以根据实际情况，灵活处理该活动，可以安排学生每学完一个知识点，完成一个活动提示，逐步进行；也可以整节内容完成后，一起完成。 通过本活 动，一方面可以让学生对技术评价的过程和方法加深了解，学会对其他产品进行合理的技术评价后作出选择；另一方面还可以让学生了解技术产品的发展历程。 粤槭绾 粤槭绾 二、教学建议 粤槭绾 1. 活动提示 粤槭绾 （ 1） 粤槭绾 参考 答案： 粤槭绾 功能 粤槭绾 用轮子代替双脚前进，方便、速度快。 粤槭绾 开始有了运动转换装置，把转动变为移动前进。 粤槭绾 开使用齿轮组和链条，比较省力。 粤槭绾 结构 粤槭绾 使用木头材料， 只有两个轮子而没有传动装置。 粤槭绾 装实心橡胶轮胎、前轮大、后轮小、坐垫较高、装有脚踏板和曲柄连杆装置，骑者可以 双脚离开地面的自行车。 粤槭绾 自行车前后轮改为大小相同，后轮导向和驱动，并增加了链条、滚动轴承、飞轮、脚刹、弹簧等部件。 粤槭绾 安全性 粤槭绾 不安全，无法控制方向，无法刹车，前进不稳定。 粤槭绾 重心高，稳定性差。 上下车不方便、不安全。 粤槭绾 比较好。 粤槭绾 人机关系 粤槭绾 非常差，仅仅比步行略微高效。 ， 粤槭绾 较差，符合高效的目标。 安全性、舒适性比较差。 粤槭绾 很好，符合高效、舒适、安全的目标。 粤槭绾 环境适应 粤槭绾 依靠双脚，可以适应大多数人可以行走的环境。 粤槭绾 环境适应很差，需要有平整、坡度不 大的道路。 粤槭绾 环境适应一般，需要道路或者平地。 粤槭绾 粤槭绾 （ 2） 粤槭绾 a. 参考 答案： 女式自行车缺少横档，破坏了车体的三角架结构，对强度有一定程度的影响。 主要是为了方便女士的上、下车，和突发情况下的双脚制动。 女式自行车是根据女士身形不高、和服饰特点设计的。 女式自行车与普通自行车所适用的环境一样，需要平地或者道路。 粤槭绾 山地车是专门为越野 (丘陵 ,小径 ,原野及砂土碎石道等 )行走而设计的自行车，其主要特征是：宽胎、直把、 粗壮的车架 和前后的减震，骑行较舒适。 宽而多齿的轮胎 能抓稳泥、沙、石等各种路面 ； 粗 壮的车架经得起颠簸、跳跃、碰撞； 减震器可以有效吸收冲击； 宽平直的车把有利于平稳掌握方向、控制平衡；大速比变速范围可以保持足够的驱动力应付陡峭、崎岖的路况。 山地车具有很强的环境适应性，可以在很多情况下使用。 粤槭绾 公路自行车是一种适合在平整、坡度不太大的。