1.2稳固结构的探析完整版

课题引入台风过后的树和广告牌课题引入倒地的摩托车和三轮车课题引入印度阅兵课题引入为什么广告牌东倒西歪？摩托车、三轮车会翻到？物体受到外力作用，原有的平衡状态被打破而出现的不稳定现象。课题引入稳固结构的探析◆结构与稳定性◆结构与强度◆结构与功能学习目标1、能通过技术试验分析影响结构的稳定性和强度的因素。2、理解结构与功能的关系。3、激发创新思维，养成创新意识。重点(考点）影响结构强度和稳定性的主要因素。1、结构与稳定性结构的稳定性指结构在荷载的作用下维持其原有平衡状态的能力。它是结构的重要性质之一。结构与稳定性结构与稳定性案例分析魁北克大桥坍塌事件

(1907年8月29日)结构与稳定性结构与稳定性戴高乐机场倒塌事件（2004年5月23日)在桌子上放置4个矿泉水瓶，一个装半瓶水、正立，一个不装水、正立，另一个不装水倒立，第4个装半瓶水、倒立。用同样大小的风同时吹这4个瓶子，看看哪一个先倒，哪一个最稳定。实验探究1结果倒立的空瓶最先倒，正立、装半瓶水的瓶子最稳定影响结构稳定性的主要因素不倒翁为何不倒呢？重心低在不倒翁上部套上几个铁环会怎么样呢？结构与稳定性马上行动课本P11重力风力说明下列物体有可能因受哪些力的作用而出现不稳定现象，并根据你的生活经验，简要说明原因？物体受到的外力不稳定的主要原因重心偏高，风太大。静止放置的自行车结构与稳定性马上行动课本P11重力碰撞说明下列物体有可能因受哪些力的作用而出现不稳定现象，并根据你的生活经验，简要说明原因？物体受到的外力不稳定的主要原因底座不够重，重心偏高。落地灯影响结构稳定性的主要因素独脚茶几为何能稳定？茶几高度设计比较低；底座采用较重的材料；台面采用比底座轻的材料。重心低影响结构稳定性的主要因素比萨斜塔是意大利比萨城大教堂的独立式钟楼，位于意大利托斯卡纳省比萨城北面的奇迹广场上比萨斜塔从地基到塔顶高58.36米，从地面到塔顶高55米，钟楼墙体在地面上的宽度是4.09米，在塔顶宽2.48米，总重约14453吨，重心在地基上方22.6米处。圆形地基面积为285平方米，对地面的平均压强为497千帕。倾斜约10%，即5.5度，偏离地基外沿2.5米，顶层突出4.5米。1174年首次发现倾斜比萨斜塔为什么不倒塌？塔体重心的垂点位于塔的底座范围内。影响结构稳定性的主要因素（1）、结构的重心重心越低，稳定性越好；重心越高，稳定性越差。重心所在点的垂线落在结构底面的范围内，就是稳定的，不会出现倾倒。试一试：如果你是设计师，现在要你设计一个新产品，你应该怎么样根据结构的重心这个因素，使这个产品有比较好的稳定性呢？实验探究2拿一本书，让它直立在桌面上，它马上倾倒了，显然，其稳定性不好。同样的一本书，把它的下端各书页展开一定的角度，仍旧将它直立在桌面上，它就能很好的挺立住。结构与稳定性马上行动课本P11重力碰撞说明下列物体有可能因受哪些力的作用而出现不稳定现象，并根据你的生活经验，简要说明原因？物体受到的外力不稳定的主要原因与地面接触所形成的支撑面较小，重心偏高。底小口大的空竹篓

为什么许多课桌椅的支撑脚要做成往外倾斜？想一想：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。影响结构稳定性的主要因素高塔为什么一般上面很小，下端面积很大？想一想：为什么大坝的横截面总是建成梯形的？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。注意：支撑面≠接触面。接触面:是物体与地面接触形成的面。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。影响结构稳定性的主要因素（２）、结构与地面接触形成的支撑面的大小支撑面越大越稳定，越小越不稳定。思考：如果你是设计师，现在要你设计一个新产品，你应该怎么样利用支撑面的影响这个因素，使这个产品有比较好的稳定性呢？我能行！影响结构稳定性的主要因素照相机、摄像机为什么用三角架支撑而不用四角架？五角架……？三角支架与地面有三个接触点，形成的三角形结构使照相机的支撑架更容易稳定。影响结构稳定性的主要因素马上行动课本P12人们利用梯子可以登高。请分析A字形梯载人时能稳定的原因，如果没有梯子中间的拉杆将会怎么样？拉杆A字形梯的两边支脚分别与地面形成较大的支撑面，中间由拉杆固定，当人站上梯子时，人和梯子重心的垂线落在四个支撑脚形成的底面范围内。因为支撑面大，人稍有倾斜，重心的垂线仍在支撑面内，所以结构是稳定的。如果没有中间的拉杆，人站上梯子时，两梯脚会向外滑动，A字形结构被破坏，失去平衡，梯上的人就会跌落下来。影响结构稳定性的主要因素（３）、结构的形状结构的形状不同，其稳定性也不同。三角形是框架结构中最基本的形状之一，它结实、稳定，所用材料最少。两条腿的板凳能稳定吗？有三条腿，但在同一直线上能稳定吗？影响结构稳定性的主要因素案例分析单脚支撑支撑架与地面之间有一个接触点，前后轮与地面之间有两个接触点，三个接触点构成三点支撑形式，自行车重心落在三个接触点构成的支撑面内，所以自行车是稳定的。静态的自行车是如何保持稳定的？影响结构稳定性的主要因素案例分析单脚支撑支撑脚与地面的接触点A与前、后轮与地面的接触点B、C构成三点支撑，在地面形成△ABC。静态的自行车是如何保持稳定的？ABC自行车的重心能否落在△ABC内取决于单脚支撑架的倾斜度。在一定范围内，支撑架与地面的夹角越小（自行车的车身越斜），△ABC的面积越大，自行车的重心越容易落在三角形内，稳定性越好。影响结构稳定性的主要因素马上行动课本P13电动自行车常见的一种支撑形式如图，请分析：支撑点与地面构成的几何形状前、后轮的受力重心位置稳定情况三角形稳定重心落在两支撑点与前轮与地面的接触点构成的三角形中前轮着地，后轮不受力影响结构稳定性的主要因素生活中我们有这样的经验，一个物体要有三个支撑点才能稳定，如果只有两个就会倒下。但是我们也看到过这样的现象：影响结构稳定性的主要因素静止时倾倒高速旋转立起来物体在运动状态中和在静止状态中稳定条件是不同的。影响结构稳定性的主要因素探究自行车在骑动时，只有两个支撑点，却不会倒下的原因？一个旋转物体的旋转轴所指的方向在不受外力影响时，是不会改变的。车轮转的越快越不容易倒，因为车轴有一股保持水平的力量。另外，人在反复练习后，掌握了随时平衡车体平稳的能力也是一个比较重要的原因。影响结构稳定性的主要因素思考在汽车制造业中，利用壳体结构和薄钢板材制造汽车的车体，而不用框架结构或较厚的钢板，原因是什么？现在的汽车是框架和壳体结构的组合。壳体结构表面能分散所受的力，在同样的安全性下，与单纯的框架结构比相比，可以使用更薄的钢板材，使车体质量较小，重心下移。影响结构稳定性的主要因素材料也是影响结构稳定性的因素。汽车的制造材料：钢铁→铝合金（塑料）→碳纤维影响结构稳定性的主要因素结构的稳定性在日常生活中有着广泛的应用，一方面人们利用稳定的结构抵抗外力、承受负载，另一方面又利用不稳定的结构实现某些功能。例如：地震多发地区，人们利用倒置的啤酒瓶来预报地震。影响结构稳定性的主要因素结构的稳定性在日常生活中有着广泛的应用，一方面人们利用稳定的结构抵抗外力、承受负载，另一方面又利用不稳定的结构实现某些功能。例如：推拉式防盗门/窗影响结构稳定性的主要因素结构的稳定性在日常生活中有着广泛的应用，一方面人们利用稳定的结构抵抗外力、承受负载，另一方面又利用不稳定的结构实现某些功能。例如：推拉户外晾衣架影响结构稳定性的主要因素利用偏心轮等质量不均匀的旋转件，在高速运动时不稳定，引起很大的跳动，人们利用这个原理制作了按摩器。小结：影响结构稳定性的主要因素主要有

1、重心位置的高低

2、结构与地面接触所形成的支撑面的大小

3、结构的形状实验探究请一位同学用大小基本上相同的力拉粗细不同的线或者铜丝，观察哪种线或者铜丝易断？现象：细线易拉断，粗线不易拉断。拉断同样粗细的铜丝所用的力气要大。结论：结构的强度与其大小（粗细）有关；不同的材料其结构的强度不一样。2.结构与强度还记得什么叫应力吗?应力是构件的单位横截面上所产生的内力。即σ=F/s当应力达到某一极限值时,结构就会遭到破坏。结构的强度:是指结构具有的抵抗被外力破坏的能力。P17马上行动脆性塑料杆易断中间有焊接缝的钢管易坏不同的材料的抗拉性能不同构件的连接方式不同结构的强度与材料有关纸杯塑料杯钢杯因素1.结构的材料

混泥土擅长抗压力，而钢筋擅长抗拉力黄伯云黄伯云研制的飞机刹车片(高性能炭/炭复合材料制成)因素2.结构的形状:

三角形是框架结构中最基本的形状之一,它结实、稳定，所用材料最少。结构的形状对强度的影响有两点：一是结构的外部形状二是结构的构件截面形状。结构的外形相同，构件的截面不一样，其强度不一样，如A字形梯的构件。小实验1：结构的连接是指通过一定的连接物将构件组成整体结构。不同的材料有不同的连接方式。连接方式不同，结构的强度也不同，结构构件的连接方式：1）铰连接：被连接的构件在连接处不能相对移动，但可相对转动，具体有松螺栓、松铆等。因素3：构件之间的连接方式铰连接：被连接的构件在连接处不能相对移动，但可以相对转动，具体有松螺栓、松铆等。

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。胶接榫接榫接焊接1．对一个用4根小木条钉成的相片框,使它更牢固的做法是什么?用胶水加固连接部位，在不影响功能的前提下，对角线方向增加木条2．在自行车各部件之间的连接中,三角架属于

刚

连接；

刹车连杆之间属于

铰

连接；

辐条与钢圈之间属于

刚连接。

比较左图中同一结构的几种连接方式,请预言哪种连接方式的强度更好。探究：p020为什么矿泉水瓶表面上有若干凸起的横向纹路，它的作用是什么?一是增加瓶子的强度，受力不易变形；二是增大手与瓶子之间的摩擦力，容易握住。小结：影响结构强度的主要因素

结构的强度与结构的形状、使用的材料、构件之间的连接方式等因素有密切的关系。3.结构与功能结构不仅是事物存在的一种形式，而且对事物的功能和作用产生着直接影响。结构的变化可能导致功能的变化。多功能起子瑞士军刀载重自行车斜梁女式轻便自行车山地自行车可折叠自行车童车背包自行车~背车去旅行躺卧式自行车概念设计未来的自行车会是什么？？？等待同学们去设计去创新！本节知识要点小结1、结构与稳定性结构的稳定性指结构在荷载的作用下维持其原有平衡状态的能力。影响结构稳定性的主要因素主要有重心位置的高低、结构与地面接触所形成的支撑面的大小、结构的形状等。2、结构与强度结构的强度是指结构具有的抵抗被外力破坏的能力.影响结构强度的主要因素有结构的形状、使用的材料、构件之间的连接方式等。3、结构与功能课堂练习1、分析下列物体的结构类型，判断哪个不属于壳体结构。（

）A、西瓜B、圆形陶瓷饰品C、贝类D、金字塔2、吊兰支撑架使用三角形支架结构，而不用由一根直杆挑起的结构，这说明以下哪个因素（

）影响着结构强度？A、材料B、形状C、构件D、连接方式DB3、走钢丝的人手上拿着一条长棒的目的是（

）A、美观B、重心低C、保护D、支撑4下列结构是受自然界事物结构启发而产生的（

）A、口杯B、衣服C、飞机D、手表5、可以用受力结构的稳定性来解释的事实是(

)A拔河的绳子断裂B广告牌被台风吹倒C鸡蛋在某种情况下可以承受很大的外力D耳机