高二通用技術(shù)結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)2-1-2探究結(jié)構(gòu)

第一章結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)

第二節(jié)探究結(jié)構(gòu)課堂小游戲哪到底什么樣的結(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煮熟的雞蛋豎立在光滑的桌面上?臺(tái)風(fēng)過(guò)后物體受到外力作用，原有的平衡狀態(tài)被打破出現(xiàn)的不穩(wěn)定現(xiàn)象。

在臺(tái)風(fēng)來(lái)之前它是穩(wěn)定的！是什么原因出現(xiàn)了不平衡狀態(tài)？

一、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狀態(tài)的能力就是結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)固的因素探究試驗(yàn)：鐵塊和泡沫的組合體：鐵塊泡沫泡沫鐵塊．．重心[結(jié)論]：1、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。（二）影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素它從1174年始建，1350年竣工，經(jīng)歷了176年。但由于塔身過(guò)重，地質(zhì)松軟，因此塔身仍以每年1．25毫米的速度向南傾斜。到1999年1月，塔頂比中軸線偏斜已達(dá)4．8米。意大利當(dāng)局為了拯救斜塔，已向全世界廣泛征求保護(hù)方案，同時(shí)在塔的北側(cè)加壓了830噸的鉛塊，并在塔身的三分之一處加了一圈銅纜，向北牽拉固定。不過(guò)斜有斜的好處，每天為“斜”而來(lái)的參觀者多達(dá)10余萬(wàn)人，扔下大把大把的銀子。如果它是一座正塔，比薩就不會(huì)有今天的風(fēng)光，也就不會(huì)有這么多便宜可占了。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)比薩斜塔不倒的原因是它的重心所在點(diǎn)的垂線落在塔的底面的范圍內(nèi)。當(dāng)塔傾斜到一定程度，重心的垂線不再落在塔的底面時(shí)，塔就會(huì)傾倒。

結(jié)構(gòu)的支撐面積支撐面積越大，越穩(wěn)定問(wèn)題：哪個(gè)穩(wěn)定性更好？為什么？結(jié)論

2、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）（二）影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素結(jié)構(gòu)的支撐面結(jié)構(gòu)的接觸面：提示：注意接觸面與支撐面的區(qū)分：注意：支撐面≠接觸面。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點(diǎn)的連線與地面構(gòu)成的面。1、為什么大壩的橫截面總是建成梯形的？想一想：2、為什么許多課桌椅的支撐腳要做成往外傾斜的？這是為了進(jìn)一步增大與地面接觸所形成的支撐面積，增加穩(wěn)定性。3、結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的形狀影響其穩(wěn)定性（二）影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素[鏈接生活現(xiàn)象]：請(qǐng)同學(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(lái)增加穩(wěn)定性？設(shè)計(jì)與實(shí)踐

A字形梯為什么載人時(shí)能夠保持穩(wěn)定？如果沒(méi)有梯子中間的拉桿將會(huì)怎么樣？一般情況下，梯子打開(kāi)的時(shí)候，梯面與地面組成三角形，梯子本身就能站得穩(wěn)。當(dāng)連接兩個(gè)梯面的橫桿拉直時(shí)，兩個(gè)梯面的上半部分就與橫桿構(gòu)成了穩(wěn)定的三角形，這就進(jìn)一步加強(qiáng)了梯子的穩(wěn)定性，保證梯子能承受人體的壓力。如果沒(méi)有梯子中間的拉桿，載人時(shí)就不能保持穩(wěn)定。三角形穩(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)的十字梁同樣運(yùn)用這一原理，在四邊形的框架中用兩條桿件作對(duì)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。[教師總結(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

拓展：不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)應(yīng)用

（看視頻）不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)應(yīng)用：１.倒置的啤酒瓶可以預(yù)報(bào)地震。２.在打水的桶口邊掛一重物，在水面時(shí)能自動(dòng)翻倒打水。要提高這種籃球架的穩(wěn)定性可以怎么做？

在籃球底座上加些比較重的石板之類的重物。是為了使籃球架的重心向后偏移，重心所在點(diǎn)的垂線落在結(jié)構(gòu)底面的范圍內(nèi)，達(dá)到結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的基本條件。還有什么方法嗎？可以增大底座與地面的接觸面，這樣也可以使重心所在點(diǎn)的垂線落在結(jié)構(gòu)底面的范圍內(nèi)。??但我們?cè)谌粘Ｉ钪袥](méi)有發(fā)現(xiàn)這樣做的，為什么呢？結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度是指結(jié)構(gòu)具有抵抗被外力破壞的能力。海嘯大壩二、結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)固的因素二、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。外力越大，構(gòu)件內(nèi)力越大。

2、應(yīng)力：構(gòu)件單位截面面積上所受的內(nèi)力。

σ=N/A：σ—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(lái)衡量強(qiáng)度應(yīng)力，應(yīng)力小，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

（

看視頻）結(jié)構(gòu)的形狀使用的材料結(jié)構(gòu)外部形狀結(jié)構(gòu)的橫截面形狀（二）結(jié)構(gòu)的形狀:

注意：結(jié)構(gòu)形狀對(duì)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。三角形是框架結(jié)構(gòu)最基本的形狀之一，結(jié)實(shí)、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。A字形梯不采用鋁合金薄片，而采用長(zhǎng)方形截面的構(gòu)件。說(shuō)明構(gòu)件截面的形狀影響著結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。

相同材料，相同截面積，不同截面形狀的構(gòu)件強(qiáng)度不同A.不同橫截面形狀的構(gòu)件所能承受力的程度是不一樣的。B.結(jié)構(gòu)的外形相同，構(gòu)件的截面不同，其強(qiáng)度不一樣。C.相同材料，相同截面積，不同截面形狀的構(gòu)件強(qiáng)度不同。幾種不同截面形狀的構(gòu)件型材在相同結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的情況下，具有用料少，質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用。1）鉸連接：被連接的構(gòu)件在連接處不能相對(duì)移動(dòng)，但可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，具體有松螺栓、松鉚、銷接等。三、結(jié)構(gòu)的連接結(jié)構(gòu)的連接是指通過(guò)一定的連接物將構(gòu)件組成整體結(jié)構(gòu)影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)固的因素結(jié)構(gòu)構(gòu)建的連接通常有以下兩類：鉸連接剛連接鉸接2）剛連接：被連接的構(gòu)件在連接處既不能相對(duì)移動(dòng)，也不能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，具體有榫接、膠接、焊接、固定鉚接、螺接等。榫接膠接焊接影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)固的幾個(gè)主要因