1、第二節(jié) 探究結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與強(qiáng)度,通用技術(shù)制作,想一想？,哪到底什么樣的結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定的，什么樣的結(jié)構(gòu)又是不穩(wěn)定的？,如何不借助其他物品讓一個(gè)雞蛋豎立在光滑的桌面上?,一、結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性,1、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性 結(jié)構(gòu)在荷載的作用下維持其原有平衡形式的能力。它是結(jié)構(gòu)的重要性質(zhì)之一。,臺風(fēng)過后的災(zāi)害 打破原有的平衡狀態(tài)出現(xiàn)了不穩(wěn)定現(xiàn)象,探究：不倒翁為什么不倒？,不倒翁為什么會(huì)不倒？如果在它脖子上掛上一定數(shù)量的鐵環(huán)，它還會(huì)不倒嗎 ？,結(jié)論一： 上述例子讓我們得出什么結(jié)論？ （影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性的因素）,重心的高低影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。,重心越低,穩(wěn)定性越好;重心越高,穩(wěn)定性越差。,大 壩,課桌椅,木雕圓桌、圓凳 受地面積

2、大 擺放穩(wěn)定,仔細(xì)觀察它們有何特點(diǎn)?,結(jié)論二：,結(jié)構(gòu)與地面接觸所形成的支撐面的大小影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。 支撐面越大越穩(wěn)定，越小越不穩(wěn)定。,（區(qū)別支撐面和接觸面）,接觸面與支撐面的區(qū)別,接觸面是物體與地面接觸形成的面。 支撐面是物體與地面接觸形成支撐的點(diǎn)的連線與地面構(gòu)成的面。,接觸面,支撐面,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的基本條件：重心所在點(diǎn)的垂線應(yīng)落在結(jié)構(gòu)支撐面內(nèi)。,【思考】比薩斜塔為何斜而不倒？,重心所在點(diǎn)的垂線落在結(jié)構(gòu)支撐面內(nèi),探究三：怎樣讓一本書更好地直立在桌面上？,臨時(shí)擺放的屏風(fēng)為什么擺成字型，而不擺成一字型？,結(jié)論三： 書的直立讓我們得出什么結(jié)論呢？,結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的形狀影響其穩(wěn)定性。,鏈接生活現(xiàn)象：,請同

3、學(xué)們想一想生活中有哪些事例是運(yùn)用改變結(jié)構(gòu)形狀來增加穩(wěn)定性？,總結(jié)： 影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素：,1、重心位置的高低 2、結(jié)構(gòu)與地面接觸所形成的支撐面的大小 3、結(jié)構(gòu)的形狀,在擁擠的公共汽車上已沒有座位，你必須站著，而扶手你讓給了旁邊的老人，你在公共汽車上要如何才能保持自己不會(huì)被摔倒？,思考,人們利用梯子可以登高。請分析A字形梯載人時(shí)能穩(wěn)定的原因，如果沒有梯子中間的拉桿將會(huì)怎么樣？,觀察一下靜止?fàn)顟B(tài)的單車如何保持平衡?,自行車騎起來時(shí)，只有兩個(gè)支撐點(diǎn)，為什么不會(huì)倒下呢？,知識拓展 結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性在日常生活中有著廣泛的運(yùn)用，在很多時(shí)候我們利用穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)抵抗外力、承受負(fù)載，另一方面有時(shí)也利用不穩(wěn)定來為

4、我們生活提供便利。,例如： 1、用倒置的啤酒瓶預(yù)報(bào)地震 2、在水桶的一邊掛上重物打水,二、結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度,（一）基本概念 1、內(nèi)力：構(gòu)件在外力作用下會(huì)變形，同時(shí)構(gòu)件內(nèi)部各質(zhì)點(diǎn)之間的相互作用力發(fā)生了改變，這種作用力的改變稱作內(nèi)力。 2、應(yīng)力：構(gòu)件單位截面面積上所受的內(nèi)力。 = N/A 應(yīng)力，N內(nèi)力，A截面面積 3、強(qiáng)度：構(gòu)件和材料抵抗破壞的能力。 4、應(yīng)力和強(qiáng)度的關(guān)系：用應(yīng)力來衡量強(qiáng)度，應(yīng)力一定，變形就小，抗變形能力就大。,（二） 影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的幾個(gè)主要因素,結(jié)構(gòu)的形狀,使用的材料,構(gòu)件之間的連接方式,結(jié)構(gòu)外部形狀 結(jié)構(gòu)的橫截面形狀,鉸連接 剛連接,1、使用的材料,結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與材料有關(guān),紙杯,鋼杯,

5、塑料杯,混凝土材料,使用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的好處是什么？,混凝土抗壓性能較好，而抗拉能力就比鋼筋要小得多。因此在制造時(shí)可在梁的受拉區(qū)放置鋼筋，組成鋼筋混凝土梁，在這種梁中，鋼筋受拉，混凝土受壓，它們合理組成一個(gè)整體，共同承擔(dān)載荷的作用。,2、結(jié)構(gòu)的形狀:,三角形結(jié)構(gòu)結(jié)實(shí)、穩(wěn)定，所用材料最少。,A字形梯不采用鋁合金薄片，而采用長方形截面的構(gòu)件。說明構(gòu)件截面的形狀影響著結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。,注意：結(jié)構(gòu)形狀對強(qiáng)度的影響有兩點(diǎn)，一是結(jié)構(gòu)的外部形狀，二是結(jié)構(gòu)的橫截面形狀。,相同材料，相同截面積，不同截面形狀的構(gòu)件強(qiáng)度不同。,彩虹橋坍塌后的慘狀,坍塌原因：彩虹橋的主要受力拱架鋼管焊接不合格，存在嚴(yán)重缺陷，個(gè)別焊縫有陳

6、舊裂痕。,構(gòu)件連接處的強(qiáng)度是影響整個(gè)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性的重要因素。構(gòu)件連接處的強(qiáng)度取決于它的連接方式、連接技術(shù)和連接處的牢固程度等。,坍塌前的彩虹橋,3、構(gòu)件之間的連接方式：,鉸連接：被連接的構(gòu)件在連接處不能相對移動(dòng)，但可相對轉(zhuǎn)動(dòng)。具體有松螺栓、松鉚等。 剛連接：被連接的構(gòu)件在連接處既不能相對移動(dòng)，也不能相對轉(zhuǎn)動(dòng)。具體有榫接、膠接、焊接、鉚接、螺接等。,結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接通常有以下兩類：,結(jié)構(gòu)的連接是指通過一定的連接物將構(gòu)件組成整體結(jié)構(gòu)。,鉸接,傘骨間的連接,鉚接,金屬框架連接 不易焊接鋁板連接,螺栓和螺母,榫接,榫接,膠接,黏接,金屬材料與其他材料的聯(lián)接， 有間隙存在的金屬件之間的連接，補(bǔ)修金屬件

7、的破損,錫焊 電焊 氣焊,焊接電路板電子元件 連接銅（鐵）材料的小型件,連接承受強(qiáng)度較大金屬件,連接受力大金屬件 自行車車架的連接,綜合分析：,從材料方面考慮，吊蘭的三角形支架使用的是鋼管而不是木條或塑料，是因?yàn)殇摴芸估阅芎谩?從材料形狀方面考慮，吊蘭用的是三角形支架而不是其它形狀是因?yàn)槿切谓Y(jié)構(gòu)結(jié)實(shí)、穩(wěn)定，所用材料最少。 從連接方式考慮，吊蘭的三角形支架的構(gòu)件是焊接的而不是捆綁的，是因?yàn)檫@種連接方式更牢固。,吊蘭支撐架的強(qiáng)度,想一想：,扭絞的繩子為什么不容易拉斷？拔河用的繩子為什么要做成這個(gè)樣子？ 有的礦泉水瓶上有若干凸起的橫向紋路，它的作用是什么？,結(jié)構(gòu)的變化可能導(dǎo)致功能的變化,三、結(jié)構(gòu)

8、與功能,殘疾人專用電動(dòng)車,雨傘與拐杖,一把撐開的雨傘，是通過傘的骨架和傘面的受力以實(shí)現(xiàn)遮風(fēng)擋雨功能的，而收起的傘則可以通過傘的主干骨受力實(shí)現(xiàn)拐杖的功能。,鞏固測試： 1、我們常用的A形梯不直接采用鋁合金片，而用長方形截面的鋁合金構(gòu)件，這說明影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的是（ ） A.構(gòu)件截面的形狀 B.材料 C.重心的高低 D.連接方式 2、空調(diào)的外機(jī)支架通常采用三角形結(jié)構(gòu)，而不用一根直桿挑起的結(jié)構(gòu)，這說明以下哪個(gè)因素影響著結(jié)構(gòu)強(qiáng)度（ ） A.材料 B.形狀 C.構(gòu)件 D.連接方式 3、分別在一根竹竿和一根同樣尺寸的脆性塑料桿上不斷加掛相同質(zhì)量的重物，竹竿比脆性塑料桿能掛更多重物而不會(huì)斷裂，這可表明下列那項(xiàng)影

9、響結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度 （ ） A.材料 B.結(jié)構(gòu)的形狀 C.構(gòu)件橫截面形狀 D.構(gòu)件的連接方式,A,B,A,4、房子、橋梁的衍架大多數(shù)是由多個(gè)三角形構(gòu)成的。這是運(yùn)用了三角形的什么原理 （ ） A.三角形簡單 B.三角形美觀 C.三角形用料少 D.三角形穩(wěn)定 5、2010年高考題： 結(jié)構(gòu)的形狀會(huì)影響其強(qiáng)度和穩(wěn)定性。下列水庫壩體結(jié)構(gòu)抵抗水作用最強(qiáng)的是（ ）,D,C,比一比,比較左圖中同一結(jié)構(gòu)的幾種連接方式,請預(yù)言哪種連接方式的強(qiáng)度更好。,小試驗(yàn):,材料清單： 一次性筷子若干根，硬紙板，鉤碼一盒 活動(dòng)任務(wù)：搭廊橋 1、依據(jù)示意圖用筷子搭建一座廊橋,2、在搭好的橋上放一張硬紙板，然后在紙板上放鉤碼；觀察比較廊

10、橋載重量與橋的穩(wěn)定性有什么關(guān)系。,討論與交流：觀察比較廊橋載重量與橋的穩(wěn)定性有什么關(guān)系。理解“在一定范圍內(nèi)，拱形廊橋載重越多越穩(wěn)定的科學(xué)內(nèi)涵”。,泰順廊橋的結(jié)構(gòu)原理： 廊橋結(jié)構(gòu)的基本組合單元是六根桿件，縱向四根、橫向兩根，平面呈“井”字形。利用受壓產(chǎn)生的摩擦力，構(gòu)件之間越壓越緊。這種結(jié)構(gòu)，不用釘鉚，只需用相同規(guī)格的桿件，別壓穿插，搭接而成。從力學(xué)上分析，上端的縱梁壓在橫梁上，橫梁又壓在相對一根縱梁上，上下兩根縱梁夾住一根橫梁，摩擦力使得橫梁不能滑動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡單而奇妙，這種結(jié)構(gòu)，整體為拱形結(jié)構(gòu)，因此沿拱心線整體受壓，不會(huì)產(chǎn)生彎矩，就每一根桿件來說，又是最簡單的簡支梁，承受兩種集中荷載。橋的構(gòu)件統(tǒng)一，無特殊，異形的構(gòu)件，伐下的樹木只需經(jīng)少量人工即可制成合格構(gòu)件，而且，裝卸方便，拆橋時(shí)可以做到不損構(gòu)件，且可重復(fù)利用。小桿件便于運(yùn)輸，用小構(gòu)件形成大跨度，經(jīng)濟(jì)合理。“虹橋結(jié)構(gòu)”有很好的受壓性能，只要兩端固定