結構的穩(wěn)定性

1、 灤南縣扒齒港中學灤南縣扒齒港中學 楊淑梅楊淑梅第三節(jié) 結構與穩(wěn)定性（1）知識與技能： 理解穩(wěn)定和結構穩(wěn)定性的概念。 通過實驗分析總結出影響結構穩(wěn)定性 的主要因素（2）過程與方法： 通過探究、實驗、討論、分析等教學 方 法， 使學生懂得應用相關的理論知識。（3）情感態(tài)度價值觀： 增強學生對結構穩(wěn)定性的認識。 培養(yǎng)創(chuàng)新品質，提高審美意識。教學目標教學目標 臺風過后的災害 打破原有的平衡狀態(tài)出現了不穩(wěn)定現象。 l暴雪過后的災害l 打破原有的平衡狀態(tài)出現了不穩(wěn)定現象 。 1 1 .結構的穩(wěn)定性結構的穩(wěn)定性l 結構的穩(wěn)定性結構的穩(wěn)定性(Stability)(Stability)是是指結構在負載的作用指

2、結構在負載的作用下維持其原有平衡狀態(tài)的能力。下維持其原有平衡狀態(tài)的能力。它是結構的重要性它是結構的重要性質之一。質之一。l 穩(wěn)定不是狀態(tài)絕對不變，而是指受干擾后，允許狀穩(wěn)定不是狀態(tài)絕對不變，而是指受干擾后，允許狀態(tài)有所變動，但當干擾消失后，能重新返回到原平態(tài)有所變動，但當干擾消失后，能重新返回到原平衡狀態(tài)，稱為衡狀態(tài)，稱為穩(wěn)定穩(wěn)定。不能回到原有平衡狀態(tài)，稱為。不能回到原有平衡狀態(tài)，稱為不穩(wěn)定不穩(wěn)定。研究結構穩(wěn)定性的目的之一：是為了研究結構穩(wěn)定性的目的之一：是為了在技術領域中設計出更加穩(wěn)定的結構在技術領域中設計出更加穩(wěn)定的結構P11馬上行動物體物體受到的外力受到的外力不穩(wěn)定的主要原因不穩(wěn)定的主要

3、原因廣告牌廣告牌落地燈落地燈底小口大的底小口大的空竹簍空竹簍重力、風力重力、風力重心偏高、風太大重心偏高、風太大重力、碰撞重力、碰撞重力、碰撞重力、碰撞底座不夠重、重心偏高底座不夠重、重心偏高與地面接觸所形成的支撐面較與地面接觸所形成的支撐面較小、重心偏高。小、重心偏高。 看下面的圖片說一下哪些事物是穩(wěn)定的，哪些事物是不穩(wěn)看下面的圖片說一下哪些事物是穩(wěn)定的，哪些事物是不穩(wěn)定的？定的？探究實驗一：探究實驗一：從材料箱中拿出一張紙，動手做一從材料箱中拿出一張紙，動手做一下，如何讓一張紙立起來？下，如何讓一張紙立起來？2.影響結構穩(wěn)定性的因素一影響結構穩(wěn)定性的因素一思考一：為什么屏風能穩(wěn)定站立？結論

4、一：結構的穩(wěn)定性與它的幾何形狀有關。結論一：結構的穩(wěn)定性與它的幾何形狀有關。一般情況下，梯子打開的時候，梯面與地面組成三角形，梯子本身就能站得穩(wěn)。當連接兩個梯面的橫桿拉直時，兩個梯面的上半部分就與橫桿一般情況下，梯子打開的時候，梯面與地面組成三角形，梯子本身就能一般情況下，梯子打開的時候，梯面與地面組成三角形，梯子本身就能站得穩(wěn)。當連接兩個梯面的橫桿拉直時，兩個梯面的上半部分就與橫桿構成了穩(wěn)定的三角形，這就進一步加強了梯子的穩(wěn)定性，保證梯子能承受人體的壓力。如果沒有梯子中間的拉桿，載人時就不能保持穩(wěn)定。站得穩(wěn)。當連接兩個梯面的橫桿拉直時，兩個梯面的上半部分就與橫桿構成了穩(wěn)定的三角形，這就進一步

5、加強了梯子的穩(wěn)定性，保證梯子能承受人體的壓力。如果沒有梯子中間的拉桿，載人時就不能保持穩(wěn)定。構成了穩(wěn)定的三角形，這就進一步加強了梯子的穩(wěn)定性，保證梯子能承受人體的壓力。如果沒有梯子中間的拉桿，載人時就不能保持穩(wěn)定。思考二：思考二：A字形梯為什么載人時能字形梯為什么載人時能夠保持穩(wěn)定？如果沒有梯子中間的夠保持穩(wěn)定？如果沒有梯子中間的拉桿將會怎么樣？拉桿將會怎么樣？一般情況下，梯子打開的時候，梯面與地面組成三角形，一般情況下，梯子打開的時候，梯面與地面組成三角形，梯子本身就能站得穩(wěn)。當連接兩個梯面的橫桿拉直時，兩梯子本身就能站得穩(wěn)。當連接兩個梯面的橫桿拉直時，兩個梯面的上半部分就與橫桿構成了穩(wěn)定的

6、三角形，這就進個梯面的上半部分就與橫桿構成了穩(wěn)定的三角形，這就進一步加強了梯子的穩(wěn)定性，保證梯子能承受人體的壓力。一步加強了梯子的穩(wěn)定性，保證梯子能承受人體的壓力。如果沒有梯子中間的拉桿，載人時就不能保持穩(wěn)定。如果沒有梯子中間的拉桿，載人時就不能保持穩(wěn)定。三角形結構使支架更容易穩(wěn)定三角形結構使支架更容易穩(wěn)定結構形狀影響穩(wěn)定性結構形狀影響穩(wěn)定性 思考思考 ：怎樣讓一本書更好地直立在桌面上？：怎樣讓一本書更好地直立在桌面上？ 影響結構穩(wěn)定性的因素二影響結構穩(wěn)定性的因素二探究實驗二：不倒翁為什么不倒？如果在它脖子探究實驗二：不倒翁為什么不倒？如果在它脖子上掛上一定數量的鐵環(huán)，它還會不倒嗎？上掛上一定

7、數量的鐵環(huán)，它還會不倒嗎？研究不倒翁的結構，發(fā)現不倒翁的重心很低，就在它與地面的接觸研究不倒翁的結構，發(fā)現不倒翁的重心很低，就在它與地面的接觸點上，所以不倒，如果往它的脖子掛上鐵環(huán)，它的重心位置升高了，點上，所以不倒，如果往它的脖子掛上鐵環(huán)，它的重心位置升高了，當鐵環(huán)達到一定數量時，不倒翁就不在是不倒翁了。當鐵環(huán)達到一定數量時，不倒翁就不在是不倒翁了。思考：落地扇為什么不易傾倒？落地扇的底座采用較重的材料，風扇比落地扇的底座采用較重的材料，風扇比底座輕很多，使落地扇的重心降低底座輕很多，使落地扇的重心降低結論二：重心的高低影響結構的結論二：重心的高低影響結構的穩(wěn)定性。重心越低穩(wěn)定性。重心越低,

8、 ,穩(wěn)定性越好穩(wěn)定性越好; ;重心越高重心越高, ,穩(wěn)定性越差。穩(wěn)定性越差。生活中采用降低重心的方法來提高結構穩(wěn)定性的實例 遼寧瑞州古塔，現存塔身高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：中國的斜塔探究實驗三：意大利著名的比薩斜塔為什么不倒塌？探究實驗三：意大利著名的比薩斜塔為什么不倒塌？結構重心的位置：結構重心所在點的垂線是否落在結構結構重心的位置：結構重心所在點的垂線是否落在結構底面的范圍內，落在就是穩(wěn)定的，沒有就是不穩(wěn)定的。底面的范圍內，落在就是穩(wěn)定的，沒有就是不穩(wěn)定的。注意：支撐面注意：支撐面接觸面。

9、接觸面。接觸面是物體與地面接觸形成的面。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支撐面是物體與地面接觸形成支撐點的連線與地面構成的面。點的連線與地面構成的面。 礦泉水瓶正立與倒立情況下不同的穩(wěn)定性 ？動手做一做：結論三：支撐面越大越穩(wěn)定結論三：支撐面越大越穩(wěn)定生活中有哪些結構的穩(wěn)定性設計用到這一要素？最后提出是不是支撐面越大越越穩(wěn)定呢？思考：生活中有哪些結構的穩(wěn)定性設計用到這一要素？衛(wèi)星電視接收天線衛(wèi)星電視接收天線 支撐桿有螺絲固定在大框架上支撐桿有螺絲固定在大框架上雞蛋的結構穩(wěn)定嗎？雞蛋的結構穩(wěn)定嗎？有什么方法能使雞蛋有什么方法能使雞蛋豎起來？豎起來？木雕圓桌、圓凳 與

10、地接觸面積大 擺放穩(wěn)定探究實驗四：大風刮來時，相同形狀大小探究實驗四：大風刮來時，相同形狀大小的石凳子和木凳子哪個穩(wěn)定性好？的石凳子和木凳子哪個穩(wěn)定性好？和木凳子哪個穩(wěn)定性好？結論四：材料也是影響結構穩(wěn)結論四：材料也是影響結構穩(wěn)定性的一個因素。定性的一個因素。影響影響結構穩(wěn)定性的因素結構穩(wěn)定性的因素：P13P13生活中的事例生活中的事例 觀察一下靜止狀態(tài)的單觀察一下靜止狀態(tài)的單車如何保持平衡車如何保持平衡? ?P13案例分析案例分析BCA分析：分析：1、雙腳支撐，三點形成一個固定三角形，且自行車重心落、雙腳支撐，三點形成一個固定三角形，且自行車重心落在該三角形內，所以這種是穩(wěn)定支撐。在該三角形

11、內，所以這種是穩(wěn)定支撐。2、單腳支撐，三點形成三角形的形狀取決于單腳、單腳支撐，三點形成三角形的形狀取決于單腳A位置，而位置，而A點位置由自行車傾斜角度決定，在一定范圍內，支撐架與點位置由自行車傾斜角度決定，在一定范圍內，支撐架與地面的夾角越小（自行車的車身越斜地面的夾角越?。ㄗ孕熊嚨能嚿碓叫?，ABC的面積越大，的面積越大，自行車的重心容易落在三角形內，也就越穩(wěn)定。自行車的重心容易落在三角形內，也就越穩(wěn)定。P14P14探究探究 自行車騎起來時，只有兩個支自行車騎起來時，只有兩個支撐點，為什么不會倒下呢？撐點，為什么不會倒下呢？ 陀螺效應：旋轉的物體有保持其旋轉方向（旋陀螺效應：旋轉的物體有保

12、持其旋轉方向（旋轉軸的方向）的轉軸的方向）的慣性慣性。即凡是高速旋轉的物體，。即凡是高速旋轉的物體，都有一種使轉動軸保持不變的能力，這種能力使都有一種使轉動軸保持不變的能力，這種能力使得陀螺即使在不平的支持面上轉動也不會倒下。得陀螺即使在不平的支持面上轉動也不會倒下。 所以一旦自行車運動起來后，所以一旦自行車運動起來后，轉動的車輪也具備這種能力，這轉動的車輪也具備這種能力，這種能力使得自行車即使發(fā)生了傾種能力使得自行車即使發(fā)生了傾斜，也能自動地把自行車調整過斜，也能自動地把自行車調整過來，這就是自行車不倒的原因。來，這就是自行車不倒的原因。 為什么許多課桌椅的支撐腳要做成往外傾斜？想一想：想一想：（2 2）地動儀）地動儀（3 3）跨欄、跳高的標桿、菱形掛衣架、伸縮門等）跨欄、跳高的標桿、菱形掛衣架、伸縮門等知識拓展知識拓展 ：不穩(wěn)定的結構就一定沒有好處嗎？：不穩(wěn)定的結構就一定沒有好處嗎？（1 1）倒置的啤酒瓶預測地震）倒置的啤酒瓶預測地震P23P23練習練習 1 1、觀察學?；@球架，分析、觀察學?；@球架，分析 籃球架要有較高的穩(wěn)定性，需籃球架要有較高的穩(wěn)定性，需具備什么條件？具備什么條件？AEDBC 籃球架示意圖如右圖所籃球架示意圖如右圖所示，假設示，假設AC=CB，由于籃球，由于籃球架的重力，使得整個架子的架