稳固结构的探析

关于稳固结构的探析台风来袭之后……第2页,共56页，2024年2月25日，星期天树歪了第3页,共56页，2024年2月25日，星期天房塌了第4页,共56页，2024年2月25日，星期天广告牌倒了汽车压扁了第5页,共56页，2024年2月25日，星期天还有一些屹立不倒的第6页,共56页，2024年2月25日，星期天一、结构与稳定性结构的稳定性(P12)结构的稳定性是指结构在荷载的作用下，维持原有平衡状态的能力。第7页,共56页，2024年2月25日，星期天想一想：结构的稳定性与什么因素有关？第8页,共56页，2024年2月25日，星期天（一）影响结构稳定性的主要因素：[实验探究1]：如何让你的通用技术教材直立在桌面上。因素一：支撑面积的大小1.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。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。第9页,共56页，2024年2月25日，星期天想一想为什么大坝的横截面总是建成梯形？第10页,共56页，2024年2月25日，星期天

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。第11页,共56页，2024年2月25日，星期天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形成的支撑面积，增加稳定性。第12页,共56页，2024年2月25日，星期天注意：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。第13页,共56页，2024年2月25日，星期天想一想临时摆放的屏风为什么摆成Ｚ字型，而不摆成一字型？第14页,共56页，2024年2月25日，星期天

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。

[实验探究2]：落地扇为什么不易倾倒？第15页,共56页，2024年2月25日，星期天2．结构的稳定性与重心位置有关。物体重心越低，越稳定。因素二：重心位置第16页,共56页，2024年2月25日，星期天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1．25毫米的速度向南倾斜。到1999年1月，塔顶比中轴线偏斜已达4．8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。第17页,共56页，2024年2月25日，星期天结构重心的位置：结构重心所在点的垂线是否落在结构底面的范围内，落在就是稳定的，没有就是不稳定的。第18页,共56页，2024年2月25日，星期天想一想要提高这种篮球架的稳定性可以怎么做？

在篮球底座上加些比较重的石板之类的重物。是为了使篮球架的重心向后偏移，重心所在点的垂线落在结构底面的范围内，达到结构稳定的基本条件。第19页,共56页，2024年2月25日，星期天还有什么方法吗？可以增大底座与地面的接触面，这样也可以使重心所在点的垂线落在结构底面的范围内。??第20页,共56页，2024年2月25日，星期天【思考】：

不倒翁之谜

第21页,共56页，2024年2月25日，星期天（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。第22页,共56页，2024年2月25日，星期天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。第23页,共56页，2024年2月25日，星期天静止状态的单车如何保持稳定

[案例分析]：（1）双腿支撑（2）单腿支撑第24页,共56页，2024年2月25日，星期天1.调整单脚支撑位置，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？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，需要加一支撑脚。当由骑车人和自行车构成一个系统时，系统动起来之后，骑车人为系统注入动力，从而在自行车前进的时候，通过人的不断调节，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。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。第25页,共56页，2024年2月25日，星期天1、结构的形状、2、结构与地面接触所形成的支撑面积的大小3、重心的位置。小结：影响结构稳定性的主要因素（P12）第26页,共56页，2024年2月25日，星期天不稳定的结构应用：１.倒置的啤酒瓶可以预报地震。２.在打水的桶口边挂一重物，在水面时能自动翻倒打水。第27页,共56页，2024年2月25日，星期天

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。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?我们就要用到我们今天学习的内容：强度。第28页,共56页，2024年2月25日，星期天结构的强度——结构具有的抵抗被外力破坏的能力（P13）第29页,共56页，2024年2月25日，星期天

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：

第30页,共56页，2024年2月25日，星期天二、结构与强度1、结构的强度（P13）是指结构具有的抵抗外力被破坏的能力。2、结构的强度是通过构件和材料来体现的。第31页,共56页，2024年2月25日，星期天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）第32页,共56页，2024年2月25日，星期天应力和强度的关系：

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。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。应力σ＝F/S其中F为内力；S为受力面积（横截面）第33页,共56页，2024年2月25日，星期天一名重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：σ＝F/S=1500N/1.5×

10-2m2=1.0×105Pa

答：双脚与地面间的平均应力的最大值为1.0×105Pa。第34页,共56页，2024年2月25日，星期天4、影响结构强度的主要因素(1)结构的材料（P16）组成结构的常见材料：塑料、木材、钢材。第35页,共56页，2024年2月25日，星期天第36页,共56页，2024年2月25日，星期天4、影响结构强度的主要因素（2）材料的形状（P16）第37页,共56页，2024年2月25日，星期天注意：结构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。第38页,共56页，2024年2月25日，星期天A、结构的外部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。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。第39页,共56页，2024年2月25日，星期天第40页,共56页，2024年2月25日，星期天B、结构的构件截面形状。1.相同材料，相同截面积，不同截面形状的构件强度不同。第41页,共56页，2024年2月25日，星期天2.结构的外形相同，构件的截面不同，其强度不一样。第42页,共56页，2024年2月25日，星期天因素3：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。结构构建的连接通常有以下两类（P19）铰连接刚连接第43页,共56页，2024年2月25日，星期天铰连接：被连接的构件在连接处不能相对移动，但可以相对转动，具体有合页、松螺栓、松铆等，如门与门框的连接。第44页,共56页，2024年2月25日，星期天第45页,共56页，2024年2月25日，星期天第46页,共56页，2024年2月25日，星期天

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。胶接榫接第47页,共56页，2024年2月25日，星期天榫接胶接焊接第48页,共56页，2024年2月25日，星期天小结：影响结构强度的因素：1、结构的材料2、结构的形状、3、结构连接方式第49页,共56页，2024年2月25日，星期天（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?（2）．在自行车各部件之间的连接中,三角架属于_________连接；刹车连杆之间属于_________连接。马上行动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。刚连接；铰连接第50页,共56页，2024年2月25日，星期天（3）．比较下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。

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，所以强度最小。第51页,共56页，2024年2月25日，星期天

结构对事物的功能和作用产生着直接的影响，结构的改变可能导致功能的改变多功能起子（四）、结构与功能:第52页,