第二节 稳固结构的探析

1、第二节第二节 探究结构探究结构台风来袭之后台风来袭之后树歪了树歪了房塌了房塌了广告牌倒了广告牌倒了汽车压扁了汽车压扁了还有一些屹立不倒的还有一些屹立不倒的一、结构与稳定性一、结构与稳定性结构的稳定性结构的稳定性(P12) 结构的稳定性是指结构在结构的稳定性是指结构在荷荷载的作用下，载的作用下，维持原有平衡状态的能力。维持原有平衡状态的能力。想一想：想一想：结构的稳定性与什么因素有关？结构的稳定性与什么因素有关？（一）影响结构稳定性的主要因素：（一）影响结构稳定性的主要因素：实验探究实验探究1： 如何让你的通用技术教材直立在桌如何让你的通用技术教材直立在桌面上。面上。因素一：支撑面积的大小因素一

2、：支撑面积的大小1.1.稳定性与支撑面积的大小有关稳定性与支撑面积的大小有关支撑面越大越稳定，越小越不稳定。支撑面越大越稳定，越小越不稳定。 一本书，把它的下端各书页展开一定的角度，一本书，把它的下端各书页展开一定的角度，将它直立在桌面上，它就能很好的挺立住将它直立在桌面上，它就能很好的挺立住。想一想想一想为什么大坝的横截面总是建成梯形？为什么大坝的横截面总是建成梯形？ 大坝需要承受很大的力的作用，大坝需要承受很大的力的作用，如自身的重力，水的冲击力、压力等如自身的重力，水的冲击力、压力等等，要起到防洪的作用，大坝必须要等，要起到防洪的作用，大坝必须要求非常稳固。大坝建成梯形，增大了求非常稳固

3、。大坝建成梯形，增大了与地面接触所形成的支撑面，支撑面与地面接触所形成的支撑面，支撑面越大越坚实，稳定性就越好。越大越坚实，稳定性就越好。为什么许多课桌椅的支撑脚要做成往外倾斜？为什么许多课桌椅的支撑脚要做成往外倾斜？ 这是为了进一步增大与地面接触所这是为了进一步增大与地面接触所形成的支撑面积，增加稳定性。形成的支撑面积，增加稳定性。注意：注意：支撑面支撑面接触面。接触面。接触面接触面:是物体与地面接触形成的面。支撑面支撑面:是物体与地面接触形成支撑点的连线与地面构成的面。想一想想一想 临时摆放的屏风临时摆放的屏风为什么摆成字型，为什么摆成字型，而不摆成一字型？而不摆成一字型？ 落地扇的底座采

4、用较重的材料，风扇比底落地扇的底座采用较重的材料，风扇比底座轻很多，使落地扇的重心降低。座轻很多，使落地扇的重心降低。 实验探究实验探究2：落地扇为什么不易倾倒？：落地扇为什么不易倾倒？2结构的稳定性与重心结构的稳定性与重心位置有关。物体重心越低，位置有关。物体重心越低，越稳定。越稳定。因素二：重心位置因素二：重心位置比萨斜塔为什么不倒塌？比萨斜塔为什么不倒塌？ 它从1174年始建，1350年竣工，经历了176年。但由于塔身过重，地质松软，因此塔身仍以每年125毫米的速度向南倾斜。到1999年1月，塔顶比中轴线偏斜已达48米。意大利当局为了拯救斜塔，已向全世界广泛征求保护方案，同时在塔的北侧加

5、压了830吨的铅块，并在塔身的三分之一处加了一圈铜缆，向北牵拉固定。结构重心的位置：结构重心的位置：结构重心所在点结构重心所在点的垂线是否落在的垂线是否落在结构底面的范围结构底面的范围内内 ， 落在就是稳定的，落在就是稳定的，没有就是不稳定没有就是不稳定的。的。想一想想一想 要提高这种篮球架的稳定要提高这种篮球架的稳定性可以怎么做？性可以怎么做？ 在篮球底座上加些比较在篮球底座上加些比较重的石板之类的重物。重的石板之类的重物。是为了使篮球架的重心是为了使篮球架的重心向后偏移，重心所在点向后偏移，重心所在点的垂线落在结构底面的的垂线落在结构底面的范围内，达到结构稳定范围内，达到结构稳定的基本条件

6、。的基本条件。还有什么方法吗？还有什么方法吗？可以增大底座与地面的接触可以增大底座与地面的接触面，这样也可以使重心所在面，这样也可以使重心所在点的垂线落在结构底面的范点的垂线落在结构底面的范围内。围内。?【思考】： 不倒翁之谜不倒翁之谜 （红点为不倒翁的重心，蓝色箭头为重心的垂线）不倒翁不倒？不倒翁不倒？ 不倒翁的底部有一个较重的东西铅块或铁块，所以，不倒翁的重心很低。 不倒翁直立时，重心低，重心垂线落在支撑面上；当向右歪倒时，不倒翁的重心升高，重心垂线落在支撑面上左侧，在重力的作用下，不倒翁会向左滚动，使不倒翁直立起来。反之，向左歪倒时，不倒翁的重心也升高，重心垂线落在支撑面的右侧，在重力的

7、作用下，不倒翁会向右滚动，再次使不倒翁直立起来。因此，不倒翁就不倒了。A字形梯为什么载人时能够保持稳定？如果没有梯子中间的拉杆将会怎么样？（P12）因素三：结构的稳定性与它的几何形状有关。 一般情况下，梯子打开的时候，梯面与地面组成三角形，梯子本身就能站得稳。当连接两个梯面的横杆拉直时，两个梯面的上半部分就与横杆构成了稳定的三角形，这就进一步加强了梯子的稳定性，保证梯子能承受人体的压力。如果没有梯子中间的拉杆，载人时就不能保持稳定。静止状态的单车如何保持稳定静止状态的单车如何保持稳定 案例分析案例分析：（1）双腿支撑 （2）单腿支撑 1.1.调整单脚支撑位置，研究何时最易倒下，何时最平衡？调整

8、单脚支撑位置，研究何时最易倒下，何时最平衡？自行车骑起来时，只有两个支撑点，为什么不会倒下呢？自行车骑起来时，只有两个支撑点，为什么不会倒下呢？探究探究注意：自行车的支撑架与地面的夹角不能太小，否则，自行车的自身重力集中在支撑架上，同样容易失去平衡。 在静止情况下，自行车本身不能自我平衡，需要加在静止情况下，自行车本身不能自我平衡，需要加一支撑脚。当由骑车人和自行车构成一个一支撑脚。当由骑车人和自行车构成一个 系统时，系统系统时，系统动起来之后，骑车人为系统注入动力，从而在自行车前动起来之后，骑车人为系统注入动力，从而在自行车前进的时候，通过人的不断调节，自行车和骑车人与地面进的时候，通过人的

9、不断调节，自行车和骑车人与地面垂直，使自行车的重心落在车轮与地面接触的面积内。垂直，使自行车的重心落在车轮与地面接触的面积内。因此，在没有明显的外力干涉时，这一动态系统能够表因此，在没有明显的外力干涉时，这一动态系统能够表现出一种稳定。现出一种稳定。1 1、结构的形状、结构的形状、2 2、结构与地面接触所形成的支撑、结构与地面接触所形成的支撑 面积的大小面积的大小3 3、重心的位置。、重心的位置。小结：小结：影响结构稳定性的主要因素（影响结构稳定性的主要因素（P12）不稳定的结构应用：不稳定的结构应用：.倒置的啤酒瓶可以预报地震。.在打水的桶口边挂一重物，在水面时能自动翻倒打水。 生活中有这样

10、的情况，人坐在一只小板凳上，用生活中有这样的情况，人坐在一只小板凳上，用力摇几下，板凳就坏了，人也摔倒在地上。人踩在窗力摇几下，板凳就坏了，人也摔倒在地上。人踩在窗户的防盗网上擦玻璃，防盗网合金条的焊接处断裂，户的防盗网上擦玻璃，防盗网合金条的焊接处断裂，险些酿成大祸。险些酿成大祸。 根据你的理解，结合教材，上述情况是什么原因造成的？根据你的理解，结合教材，上述情况是什么原因造成的？ 那我们如何来评价这条板凳、这个防盗网呢那我们如何来评价这条板凳、这个防盗网呢? ?我们就要用到我们今天学习的内容：强度。我们就要用到我们今天学习的内容：强度。结构的强度结构的强度结构具有的抵抗被外力破坏的能力结构

11、具有的抵抗被外力破坏的能力（P13） 我们知道稳定性是研究物体的保持平衡状态的能力，强度是研究不被外力破坏的能力。例如我们刚才举的椅子的例子，椅子能够承受人的重力这是一个强度问题，那么椅子会不会左右晃动，摇摆，那就是一个稳定性问题了。强度与稳定性的联系与区别：强度与稳定性的联系与区别： 二、结构与强度二、结构与强度1 1、结构的强度结构的强度 （P13P13） 是指结构具有的抵抗外力被破坏的是指结构具有的抵抗外力被破坏的能力。能力。2 2、结构的强度是通过构件和材料来结构的强度是通过构件和材料来体现的。体现的。3、强度与应力 构件在外力作用下，会变形，同时构件内部各质点之间的相互作用力发生了改

12、变，这种作用力的改变称作内力。 在外力与材料不变的条件下，构建被破坏的危险程度还与它的截面积有关。 构件单位截面面积所受的内力称为构件应力。（P14）应力和强度的关系：应力和强度的关系： 这只是我们一个笼统的说法，我们如何来衡量一件东西的强度呢。那就要用到我们以前学习的应力的知识。l在保持结构不被破坏的情况下，结构能承受的应力越大，结构越强。 v应力F/S其中F为内力；S为受力面积（横截面）一名重600N 的运动员从高处跳下，落在水平地面上，与地面的相互作用力的最大值为1500N，双脚与地面的接触面积为150 2 ，求双脚与地面间的平均应力的最大值。解：解：F/S=1500N /1.5 10-

13、2m2 =1.0105Pa 答：双脚与地面间的平均应力的最大值为1.0105Pa 。4、影响结构强度的主要因素影响结构强度的主要因素(1)结构的材料（结构的材料（P16）组成结构的常见材料：塑料、木材、钢材。组成结构的常见材料：塑料、木材、钢材。4、影响结构强度的主要因素、影响结构强度的主要因素（2）材料的形状（）材料的形状（P16）注意：注意：结构对强度的影响有两点，结构对强度的影响有两点，一是结构的外部形状，一是结构的外部形状，二是结构的构件截面形状。二是结构的构件截面形状。A A、 结构的外部形状结构的外部形状 三角形是框架结构中最基本的形状之一三角形是框架结构中最基本的形状之一, ,它

14、结实、它结实、稳定、所用材料最少。稳定、所用材料最少。 在长方形或六边形的框架中间，加上支撑构件，在长方形或六边形的框架中间，加上支撑构件，构成三角形，就可以大大增加它的牢固程度。构成三角形，就可以大大增加它的牢固程度。B B、结构的构件截面形状。、结构的构件截面形状。1.1.相同材料，相同截面积，不同截面形状相同材料，相同截面积，不同截面形状的构件强度不同。的构件强度不同。2.结构的外形相同，构件的截面不同，结构的外形相同，构件的截面不同，其强度不一样。其强度不一样。因素因素3 3：构件之间的连接方式：构件之间的连接方式：三、结构的连接 结构的连接是指通过一定的连接物将构件组成整体结构。 结

15、构构建的连接通常有以下两类结构构建的连接通常有以下两类（P19P19） 铰连接铰连接 刚连接刚连接 铰连接：铰连接：被连接的构件在连接处不能相对移动，被连接的构件在连接处不能相对移动，但可以相对转动，具体有但可以相对转动，具体有合页、松螺栓、松铆合页、松螺栓、松铆等等，如门与门框的连接。，如门与门框的连接。 刚连接：被连接的构件在连接处不能相对移动，也不能相对转动，具体有榫接、胶接、焊接等,如固定铁床架、不可移动的桌腿与桌面的连接等。胶接胶接榫接榫接榫接榫接胶接胶接焊接焊接小结：小结：影响结构强度的因素：影响结构强度的因素：1 1、结构的材料、结构的材料2 2、结构的形状、结构的形状、3 3、

16、结构连接方式、结构连接方式（1）对一个用）对一个用4根小木条钉成的相根小木条钉成的相片框片框,使它更牢固的做法是什么使它更牢固的做法是什么?（2）在自行车各部件之间的连接中在自行车各部件之间的连接中, ,三角架属于三角架属于_连接；刹车连杆之间属于连接；刹车连杆之间属于_连接。连接。马上行动马上行动可用直角铁片固定在连接处的背面，可用直角铁片固定在连接处的背面，或用木条在角边形成三角形。或用木条在角边形成三角形。刚连接；刚连接；铰连接铰连接（3）比较）比较下下图中同一结构的几种连接方式图中同一结构的几种连接方式,请预言请预言哪种连接方式的强度更好。哪种连接方式的强度更好。 左边的榫卯连接的强度最大，上下、左右、前左边的榫卯连接的强度最大，上下、左右、前后各方向都被牢牢固定住，所以强度最大。中间后各方向都被牢牢固定住，所以强度最大。中间的连接方式强度最小，钉子是从侧面钉进去的，的连接方式强度最小，钉子是从侧面钉进去的，中间的横梁不能承受较重物体的压力，所以强度中间的横梁不能承受较重物体的压