結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與穩(wěn)定性 教學(xué)設(shè)計(jì)

1、.第三節(jié)：結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與穩(wěn)定 教學(xué)設(shè)計(jì)無棣一中通用技術(shù)教研組田茂芳E-mail:tmf1964本節(jié)知識點(diǎn)：1.應(yīng)力與強(qiáng)度2.影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的因素3.穩(wěn)定與影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素一、教學(xué)目的：通過學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與穩(wěn)定性，了解結(jié)構(gòu)的形式與強(qiáng)度的關(guān)系，結(jié)構(gòu)的形式與穩(wěn)定性的關(guān)系，影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的因素，影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素。二、教學(xué)內(nèi)容分析：a.三個(gè)小實(shí)驗(yàn)：1、簡易拉伸試驗(yàn)，2、簡易彎曲試驗(yàn)，3、簡易組態(tài)試驗(yàn)。分別從不同角度，闡述結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、穩(wěn)定性與結(jié)構(gòu)的形態(tài)、組態(tài)等的關(guān)系。 b.應(yīng)力與強(qiáng)度的概念，容許應(yīng)力的概念，影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的因素。 c.結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的概念。結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的含義，影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素，如何增加結(jié)構(gòu)的

2、穩(wěn)定性？ 通過分析實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)化對于概念的認(rèn)識，通過對于實(shí)例的分析，進(jìn)一步認(rèn)識強(qiáng)度、穩(wěn)定性及影響結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性的因素。三、教學(xué)過程（一）怎樣理解結(jié)實(shí)和穩(wěn)通過三個(gè)小試驗(yàn)進(jìn)一步認(rèn)識結(jié)實(shí)和穩(wěn)定的概念1.繩的抗拉伸試驗(yàn)2.板條的抗彎曲試驗(yàn)3.桿件框架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性試驗(yàn)?zāi)芰μ嵘?.明確技術(shù)試驗(yàn)的要求2.如何書寫試驗(yàn)報(bào)告？3.提高技術(shù)交流能力。包括正確運(yùn)用術(shù)語，采用有效的表達(dá)方式，如口頭、書面、圖表、模型等（二）、影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的因素看材料，思考問題。1. 1）、花架中花桿支柱最薄弱的地方在哪里？ 2.）、如果至于板面上的荷載超過桿件的承受能力，桿件會發(fā)生什么養(yǎng)的變形？ 3）如果在花桿支柱的垂直方向上加上較大

3、的外沖擊力F桿件的什么地方易產(chǎn)生變形甚至斷裂。2.將木質(zhì)桿件換成同樣形狀同樣尺寸的鐵制品，花展架將能承受更大的荷載。1）、為什么？2）、改用鐵質(zhì)的會帶來什么新的問題？3.橋梁是個(gè)大門類的建筑。1）、你能說出幾種橋梁的形式嗎？2）、桁架橋的結(jié)構(gòu)有什么特點(diǎn)？3）、桁架橋靠什么提高橋的強(qiáng)度？桁架橋的特點(diǎn)是上梁和下梁之間采用桁架連接，把梁上的壓力和張力都傳遞到桁架上，從而增加了梁抗彎曲的能力。 桁架橋適宜于建造跨度大、荷載大的橋梁。（三）影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的因素：結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度一般取決于他對張力和壓力兩方面的反應(yīng)能力，具體地說取決于以下因素：形狀：結(jié)構(gòu)的形狀略有改變，強(qiáng)度就會改變。材料：不同的材料有承受不同應(yīng)力

4、的能力。形狀相同材料不同，強(qiáng)度就不同。材料的連接方式：不同的連接方式，受力傳遞方式和效果不一樣。P27閱讀材料：連接方式的多種多樣認(rèn)真閱讀，并能舉出例子。（四）、穩(wěn)定性的概念1.擺的平衡與穩(wěn)定：穩(wěn)定指的不是狀態(tài)絕對不變，而是指受干擾后，允許狀態(tài)有所改變，但當(dāng)擾動(dòng)消失后，能重新返回到原平衡狀態(tài)，此為穩(wěn)定；不能回到原有平衡狀態(tài)，為不穩(wěn)定。2.結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的含義穩(wěn)定性和強(qiáng)度一樣，都是物體結(jié)構(gòu)的重要性質(zhì)。 結(jié)構(gòu)具有阻礙翻到或移動(dòng)的特性，就是結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。（觀摩不倒翁的穩(wěn)定性表現(xiàn)）（不倒翁是一種典型的穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)）（五）、影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素1、影響因素（1）結(jié)構(gòu)的形狀：一個(gè)物體是否容易被翻到或推倒，主要與它

5、的支撐底面形狀、底面積大小有關(guān)。(2)重心的位置：作用在物體重心上的力，總有將物體的重心盡量拉近地面的趨勢，因此物體的重心位置不當(dāng)，物體將易被移動(dòng)。 不倒翁之所以穩(wěn)定，就是因?yàn)樗闹匦脑O(shè)置的很低，在他縱向長度的一半。2、巧妙的增加結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性減小細(xì)長比充分利用穩(wěn)定的架構(gòu):如自行車車體，是由兩個(gè)三角形框架組成。閱讀材料：框架與穩(wěn)定性A.三角形框架很穩(wěn)定，除非改變它的邊長，否則它的形狀不會改變。B.四邊形框架：（a）.矩形的框架用鉸接便無法穩(wěn)定。(b)中間加上斜撐即可提供單項(xiàng)穩(wěn)定性（當(dāng)此斜撐承受拉力時(shí)）。（c）當(dāng)斜撐采用不耐擠壓材料時(shí)，圖示荷載對應(yīng)不穩(wěn)定。（d）加上另一根斜撐可提供雙向的穩(wěn)定。（e

6、）如果中間采用可以抵抗拉力也可以抵抗壓力的斜桿，便可以提供雙向的穩(wěn)定。（圖e和f）剛性框架頂端的剛性節(jié)點(diǎn)形成剛性構(gòu)造，一個(gè)剛性節(jié)點(diǎn)便可有足夠的剛度。（此時(shí)構(gòu)架的內(nèi)力作用猶如穩(wěn)定的三角形）。延伸閱讀：二維的剛性結(jié)構(gòu)利用硬紙板或是木條制作三角形和四邊形的連桿。固定連桿的AB點(diǎn)，則三角形連桿的C點(diǎn)也被固定(圖1)，但四邊形連桿的C和D點(diǎn)都可以自由活動(dòng)(圖2)。這個(gè)現(xiàn)象說明三角形連桿本身的結(jié)構(gòu)就具有剛性，四邊形連桿則不具有剛性。傳統(tǒng)自行車結(jié)構(gòu)的后半部利用了三角形的剛性，但結(jié)構(gòu)的主體部分BCDE卻是個(gè)較薄弱的設(shè)計(jì)(圖3)，因?yàn)樗耆强亢附拥膹?qiáng)度在支撐前輪叉架。在我們的日常生活中，經(jīng)常可以見到利用三角形剛性結(jié)構(gòu)的例子(圖4和圖5)，如躺椅或是折疊椅、窗戶的支架、屋頂木梁的結(jié)構(gòu)，以及旋轉(zhuǎn)晾衣架。仔細(xì)觀察燙衣板和秋千架的結(jié)構(gòu)，以及傳統(tǒng)牧場里用5根橫木做成的柵欄門。下次你經(jīng)過建筑工地時(shí)，看看工地的腳手架上是不是有許多對角線方向的支架，以形成可以增加結(jié)構(gòu)剛性的三角形。觀察起重機(jī)的起重臂和鐵路上的橋梁，這些物件都必須承受非常大的負(fù)荷，因此通常設(shè)計(jì)成三角形的格子結(jié)構(gòu)。說明該如何利用長8cm的硬紙板條，以端點(diǎn)互相連接的方式，搭建出可以跨越28cm寬間隙的橋。四邊形只要加上支柱，可以形成兩個(gè)三角形而成為剛性結(jié)構(gòu)(圖6)。下列的四邊形結(jié)構(gòu)物中(圖7)，有哪些具有