1.2稳固结构的探析

1、第一单元 结构与设计,第二节 稳固结构的探析,小游戏,两学生相对站立，伸出手臂，手掌相对，用力推击对方手掌或躲闪对方手掌，站立不稳，脚步挪动者输,一、结构与稳定性,结构的稳定性：,结构的稳定性是指结构在负载的作用下，维持原有平衡状态的能力。,结构的稳定性与什么因素有关？,想一想：,（一）影响结构稳定性的主要因素：,实验探究1：,请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。,想一想,临时摆放的屏风为什么摆成字型，而不摆成一字型？,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，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。,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。,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

2、撑点的连线与地面构成的面。,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？,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,不倒翁倒了,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。,辽宁瑞州古塔，现存塔身高10米，塔身向东北方向倾斜12度，塔尖水平位移1.7米。该塔建成之后虽几经地震与洪水破坏，却始终斜而不倒，堪称奇迹。,小资料：中国的斜塔,苏州的虎丘塔,虎丘塔高47.7米，比意大利比萨斜塔矮6米；塔尖偏离中心2.34米，是比萨塔的一半；虎丘塔建于961年，比比萨塔早完工390年。因为地基不牢，重6000吨的塔便倾向土堆的一边。,A字

3、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？,因素三： 结构的稳定性与它的几何形状有关。,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,运动状态下与静止状态下物体的稳定条件有所不同。,静止状态下陀螺会倾倒，而当它高速旋转时却可以立起来？,这个谜，直到本世纪八十年代初才解开。一位美国的物理系研究生，通过电脑进行复杂的运算，终于从理论上解决了。问题就出在旋转速度和摩擦上了。陀螺在旋转起来时，支持点周围也不免与支持面（桌面）产生摩擦，而这种旋转的物体总是使运动趋向于摩擦更小的状态。当陀螺摇摇晃晃地立起来，终于使一个尖端着地时，就逐渐达到了支持点面积最小，稳定旋转的状态，水平的能量转化成为绕对称轴旋转的动作。当然，由于摩擦，它的转速又会慢慢减小。然后开始摇晃，最后，倒下来，因为这时它要趋向重心更低，更稳定的状态。,陀螺效应：凡是高速旋转的物体，都有一种使转动轴保持不变的能力，这种能力使得陀螺即使在不平的支持面上转动也不会倒下。所以一旦自行车运动起来后，转动的车轮也具备这种能力，这种能力使得自行车即使发生了倾斜，也能自动地把自行车调整过来，这就是自行

4、车不倒的原因。,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。,结构的形状、结构与地面接触所形成的支撑面积的大小和重心的位置。,影响结构稳定性的主要因素,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。,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。?,但我们在日常生活中没有发现这样做的，为什么呢？,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。,结构的强度 结构具有的抵抗被外力破坏的能力。,二、结构与强度 1、结构的强度 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。,脆性塑料杆先断,有焊接缝的钢管

5、先裂开,不同材料的抗拉性不同,构件的连接方式不同,3、影响结构强度的主要因素 （1）结构的形状,A.不同横截面形状的构件所能承受力的程度是不一样的。,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。,C.相同材料，相同截面积，不同截面形状的构件强度不同。,B.结构的外形相同，构件的截面不同，其强度不一样。,D.三角形形状:,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。,金刚石分子为四面体，每个四面体有四个角、四个面，且每个面为三角形。,2、影响结构强度的主要因素,(1)结构的材料,组成结构的常见材料：塑料、木材、钢材。,问题：是不是钢材组成的结构的强度一定比塑料或木材大？,（3）因素3：构件之间的连接方式：,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： 铰连接 刚连接,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,（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；辐条与钢圈之间属于_连接。,马上行动,可用直角铁片固定在连接处的背面。,刚连接；,铰连接,铰连接。,（3）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。,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。,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,（三）、结构与功能:,小结,一、结构的稳定性 影响结构稳定性的三个因素：重心位置、支撑面积的大小和结构的形状 二、结构的强度 影响结构强度的三因素：结构的形状、结构的材料与连接 三、结构与功能,

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