課件2：穩(wěn)固結(jié)構(gòu)的探析

1、第二節(jié) 穩(wěn)固結(jié)構(gòu)的探析【觀看體會】臺風(fēng)強(qiáng)大的強(qiáng)大的摧毀力記者勇闖臺風(fēng)中心，圖片給了我們很大的震撼。一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性二、結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度 影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)固的因素有哪些？一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性 結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性是指結(jié)構(gòu)在負(fù)載的作用下維持其原有的平衡狀態(tài)的能力。 結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與什么因素有關(guān)？想一想【支撐面積實(shí)驗(yàn)探究】影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素?1、將A、B兩瓶礦泉水瓶（少量水）一正一倒放置課桌臺上，打開風(fēng)扇。學(xué)生觀察哪個(gè)先倒，為什么？B瓶倒（直覺經(jīng)驗(yàn)）2、為什么大壩的橫截面總是建成梯形的？想一想【試驗(yàn)結(jié)論總結(jié)】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?！炬溄由睢空埻瑢W(xué)們想一想生活中

2、有哪些事例是運(yùn)用增大支撐面積來增加穩(wěn)定性的？為什么許多課桌椅的支撐腳要做成往外傾斜？想一想因素三：結(jié)構(gòu)的形狀影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素? 怎樣讓一本書更好地直立在桌面上？A字形梯為什么載人時(shí)能夠保持穩(wěn)定？ 如果沒有梯子中間的拉桿將會怎么樣？想一想【結(jié)論總結(jié)】結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的形狀影響其穩(wěn)定性?！炬溄由睢浚ㄈ切畏€(wěn)定性的應(yīng)用）：建筑中廣泛運(yùn)用了三角形的穩(wěn)定性。房子、橋梁的桁架大多都是由多個(gè)三角形構(gòu)成的；鋼架結(jié)構(gòu)的十字梁同樣是運(yùn)用這一原理，在四邊形的框架中用兩條桿件作對角線，形成多個(gè)三角形，既節(jié)省了材料，減輕了結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，又有效地加強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。十字鋼梁也是建筑中常用的構(gòu)件，如在高壓輸電的鐵塔、懸

3、索橋的塔架，以及摩天大樓鋼架結(jié)構(gòu)中都被普遍地采用。 想一想 照相機(jī)的支撐架為什么常使用三腳架而不用其他形狀？影響因素之間的關(guān)系探求【重心與支撐面積之間的關(guān)系】比薩斜塔為什么不倒塌？想一想【得出結(jié)論】對于一個(gè)結(jié)構(gòu)體而言，如果重心所在點(diǎn)的垂線落在結(jié)構(gòu)底面的范圍內(nèi)，就是穩(wěn)定的，不會出現(xiàn)傾倒。 遼寧瑞州古塔，現(xiàn)存塔身高10米，塔身向東北方向傾斜12度，塔尖水平位移1.7米。該塔建成之后雖幾經(jīng)地震與洪水破壞，卻始終斜而不倒，堪稱奇跡。 小資料：中國的斜塔 單腳支撐的自行車放穩(wěn)的原因分析？想一想自行車單腳支撐示意圖【動態(tài)平衡 】現(xiàn)象一：雞蛋的當(dāng)從側(cè)面讓它旋轉(zhuǎn)起來時(shí)，它就會豎直地站立起來現(xiàn)象二：硬幣的旋轉(zhuǎn)影

4、響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素：重心位置的高低 支撐面積 結(jié)構(gòu)的形狀結(jié)論【思考】利用結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析：在開始上課的小活動中如何取勝？降低重心，兩腳分開 【知識拓展】結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性在日常生活中有著廣泛的應(yīng)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，另一方面也利用不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)來為我們生活提供便利。小結(jié)一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性 影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的三個(gè)因素：重心位置、支撐面積的大小和結(jié)構(gòu)的形狀。 結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度是指結(jié)構(gòu)具有的抵抗被外力破壞的能力。二、結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度【鏈接生活】你能不能舉出遇到的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度被破壞的的示例呢？【區(qū)別】結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性是不是相同呢?內(nèi)力結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度是通過構(gòu)件和材料來體現(xiàn)的。構(gòu)件在外力的作用下會變形。同時(shí)構(gòu)

5、件內(nèi)部各質(zhì)點(diǎn)之間的作用力發(fā)生了改變，這種作用力的改變稱作內(nèi)力。應(yīng)力構(gòu)件單位截面面積所受的內(nèi)力稱為構(gòu)件的應(yīng)力。 公式表示：應(yīng)力、內(nèi)力和橫截面積之間的定量關(guān)系。 公式： = N/A 應(yīng)力 兆帕 (MPa) N內(nèi)力 牛 N A橫截面積 米 m 當(dāng)應(yīng)力達(dá)到某一極限時(shí)，結(jié)構(gòu)就會遭到破壞。讓我們來做一個(gè)小游戲： 你能否不用任何工具，僅憑你的兩只手將一雙筷子折斷？然而你能用同樣的力把十雙筷子折斷嗎？【結(jié)論】這就是由于在相同的作用下，由于十雙筷子的受力面積較大，根據(jù)公式可知，其應(yīng)力較小，因此不容易斷。 我們知道強(qiáng)度是研究不被外力破壞的能力。一般說來，外力越大，則構(gòu)件的內(nèi)力越大。內(nèi)力達(dá)到一定程度時(shí)，構(gòu)件就會被破

6、壞。在工程設(shè)計(jì)中，不允許任何構(gòu)件在正常工作情況下被破壞?！纠纭课覀儎偛排e的椅子的例子，椅子能夠承受人的重力這是一個(gè)強(qiáng)度問題，那么椅子會不會左右晃動，搖擺，那就是一個(gè)穩(wěn)定性問題了。 使用的材料 結(jié)構(gòu)的形狀 構(gòu)件之間的連接方式想一想結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與什么因素有關(guān)？2.2 強(qiáng)度與材料結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與材料有關(guān)VS紙杯鋼杯 不同的材料，構(gòu)成的結(jié)構(gòu)其強(qiáng)度各不相同。結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與材料有關(guān)；從強(qiáng)度角度看，外力越大，構(gòu)件內(nèi)力隨之越大，構(gòu)件危險(xiǎn)就越大。 公式： = N/A 應(yīng)力 兆帕 (MPa) N內(nèi)力 牛 N A橫截面積 米 m 公式表示：應(yīng)力、內(nèi)力和橫截面積之間的定量關(guān)系。由公式可知，在內(nèi)力不變的情況下，構(gòu)件和材料的橫

7、截面積越大，應(yīng)力越小，危險(xiǎn)性就越小。 同截面垂直的應(yīng)力稱為正應(yīng)力或反應(yīng)力。如，柱體垂直受壓時(shí)，其橫截面上的應(yīng)力就是正應(yīng)力。 同截面相切的力稱為剪應(yīng)力或切應(yīng)力，如剪切物體時(shí)，剪切面上就有剪應(yīng)力。而梁彎曲時(shí)，其橫截面上除了具有正應(yīng)力外，還有剪應(yīng)力。使用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的好處是什么？拓展混凝土擅長抗壓力，而鋼筋擅長抗拉力測試用不同截面形狀的構(gòu)件做成的懸梁的強(qiáng)度小試驗(yàn)注意同一桿件做懸臂，截面朝向不同，所承受的拉力也是不同的。結(jié)構(gòu)的形狀 外部形狀：三角形、拱形等。 截面形狀：工字形、十字形、長方形、L形、圓形、U形。各種形狀的橫截面構(gòu)件，所承受力的程度是不一樣的。 三角形是框架結(jié)構(gòu)最基本的形狀之一，結(jié)實(shí)、

8、穩(wěn)定、材料最少。在四邊形、六邊形構(gòu)件中，加上三角形支撐件，就可大大增加構(gòu)件的牢固程度。 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)。 2.3 結(jié)構(gòu)的連接【技術(shù)試驗(yàn)3】 分別用A4白紙，圍成兩個(gè)四棱柱體桿件，其中一個(gè)，接口處用透明膠帶粘連，分別作承重試驗(yàn)。觀察現(xiàn)象并分析。 結(jié)論：結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)的連接方式有關(guān)。不同的連接方式，結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度也不同。結(jié)構(gòu)構(gòu)建的連接通常有以下兩類： 鉸連接：被連接的構(gòu)件在連接處不能相對移動，但可以相對轉(zhuǎn)動，具體有松螺栓、松鉚等。 膠接焊接榫接 剛連接：被連接的構(gòu)件在連接處不能相對移動，也不能相對轉(zhuǎn)動，具體有榫接、膠接、焊接等。結(jié)點(diǎn)是從連接的效果來劃分。一個(gè)結(jié)點(diǎn)可以

9、有多種連接方式。不同的材料有不同的連接方式；構(gòu)件的連接方式不同，結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度也不同。 在自行車的個(gè)部件之間的連接中三腳架屬于 連接剎車連桿之間屬于 連接輻條和鋼圈之間屬于 連接剛鉸鉸三段木頭制成小凳，有哪幾種連接方式？（1）（2）（3）（4）【案例分析】從吊蘭支架的結(jié)構(gòu)試分析吊蘭支架的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度小結(jié)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度1.結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度是指結(jié)構(gòu)具有的抵抗被外力破壞的能力。2.影響因素（1）結(jié)構(gòu)形狀：構(gòu)成的形狀略有改變，強(qiáng)度就會改變。（2）結(jié)構(gòu)材料：不同材料有不同承受應(yīng)力極限的能力。形狀相同，材料不同，強(qiáng)度就不同。（3） 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。金剛石及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)【提問】是什么導(dǎo)

10、致了石墨和金剛石的這些差異呢？在探求物質(zhì)的微觀世界中我們發(fā)現(xiàn)是碳原子排列的不同，就是結(jié)構(gòu)的差異。三、結(jié)構(gòu)與功能 結(jié)構(gòu)對事物的功能和作用產(chǎn)生著直接的影響，結(jié)構(gòu)的改變可能導(dǎo)致功能的改變。多功能起子【馬上行動】列舉生產(chǎn)生活中結(jié)構(gòu)改變導(dǎo)致功能改變的事例，并加以說明功能拓展寶馬自行車寶馬自行車寶馬自行車寶馬自行車寶馬自行車撲克牌建筑模型之最 據(jù)報(bào)道，現(xiàn)年33歲的布賴恩伯格是美國新墨西哥州圣達(dá)菲市的一名建筑師。然而，布賴恩卻并非用磚頭石塊來造房子，他的“建筑材料”是一張張削薄的撲克牌。布賴恩用撲克牌搭建出來的“房子”有的高達(dá)六七米，它們有的是“摩天大樓”的模型，有的是“圓形穹頂”模型，有的是“大教堂”或“

11、大型體育場”的模型。令人驚訝的是，布賴恩搭建的“撲克牌房子”雖然高達(dá)數(shù)米，但布賴恩卻完全是一張張壘疊上去的，他在搭建“撲克牌房子”的過程中從來不使用任何膠水、膠帶或其他粘合劑。任務(wù)布置：以一副撲克牌為材料，設(shè)計(jì)并搭建一個(gè)建筑模型。要求：建筑模型的類型不限，高度10cm以上結(jié)構(gòu)穩(wěn)定豈能承受一定的重量，自重小。材料：紙牌一副，膠水 活動提示1：的填寫可以先請同學(xué)回答前面課程中所講的有關(guān)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性的知識，然后填寫。影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的因素活動提示2：同學(xué)分組討論撲克牌這種材料在制作建筑模型時(shí)的特點(diǎn)和如何進(jìn)行連接和固定？紙牌這種材料用在制作建筑模型結(jié)構(gòu)時(shí)的特點(diǎn)：表面光滑、便于裁剪；硬度較大，能夠承