第二節(jié)探究結構

第二節(jié)探究結構重慶綦江彩虹橋事件1999年1月4日18時50分，重慶市綦江縣彩虹橋發(fā)生整體垮塌，造成40人死亡，14人受傷，直接經濟損失631萬元。該橋于1994年11月5日開工，1996年2月竣工。塔科馬海峽大橋塔科馬海峽大橋位于美國華盛頓州的塔科馬海峽。第一座塔科馬海峽大橋，綽號舞動的格蒂，于1940年7月1日通車，四個月后戲劇性地被微風摧毀，這一幕正好被一支攝影隊拍攝了下來，該橋因此聲名大噪。臺風過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。超高的車輛容易翻倒1、結構穩(wěn)定性含義：結構在荷載作用下維持其原有平衡形式的能力。一、結構的穩(wěn)定性

結構的支撐面積支撐面積越大，越穩(wěn)定問題：哪個穩(wěn)定性更好？為什么？2、影響結構穩(wěn)定性的因素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？接觸面與支撐面的區(qū)別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的點的連線與地面構成的面。接觸面支撐面不倒翁為什么會不倒？如果在它脖子上掛上一定數(shù)量的鐵環(huán)，它還會不倒嗎？仔細觀察它們有何特點?結構的重心位置重心越低，越穩(wěn)定

以前的農作物個子高，遭遇暴風驟雨容易傾覆，造成減產；現(xiàn)在的農作物普遍個子矮。這是利用了什么原理？由此你得出什么結論？

獨腳茶幾的高度設計得比較低，底座采用較重的材料（如大理石），臺面采用比底座輕的材料（如木材），使茶幾的重心降低，以提高穩(wěn)定性。想一想：結構穩(wěn)定性的基本條件：重心所在點的垂線應落在結構支撐面內?！舅伎肌勘人_斜塔為何斜而不倒？重心所在點的垂線落在結構支撐面內鞏固提高觀察學校的籃球架，并思考籃球架要有較高的穩(wěn)定性，可以怎樣做？結構的幾何形狀三角形穩(wěn)定性。照相機的支撐架常使用三角架而不用其他形狀，是因為三角支架與地面有三個接觸點，形成的三角結構使照相機的支撐架更容易穩(wěn)定。

A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拉桿將會怎么樣？想一想：請你思考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?【思考】1.靜態(tài)的自行車是如何保持穩(wěn)定的?雙腳支撐的支撐架與地面之間有兩個接觸點，這兩點與前輪和地面的接觸點構成三點支撐形式，自行車的重心落在前輪與支撐架構成的支撐面內，它是穩(wěn)定的。單腳支撐形式的支撐腳和地面的接觸點與前、后輪和地面之間的接觸點共同構成三點支撐，在地面形成⊿ABC。它的穩(wěn)定程度取決于單腳支撐架的傾斜度，在一定范圍內，支撐架與地面的夾角越?。ㄗ孕熊嚨能嚿碓叫保?，⊿ABC的面積越大，自行車的重心容易落在三角形內，穩(wěn)定性越好。2.自行車騎起來時，只有兩個支撐點，為什么不會倒？注意！運動狀態(tài)下與靜止狀態(tài)下物體的穩(wěn)定條件有所不同。3.陀螺靜止狀態(tài)會傾倒，而高速旋轉時卻可以立起來？

結構的穩(wěn)定性在日常生活中有著廣泛的應用，一方面人們利用穩(wěn)定的結構抵抗外力、承受負載，另一方面又利用不穩(wěn)定的結構實現(xiàn)某些功能。如在地震多發(fā)地區(qū)，人們將啤酒瓶之類的物體倒置在地上，利用這一不穩(wěn)定的結構實現(xiàn)預報地震的功能。hGL>Fh平衡保持不變，反之跨欄就要繞O軸按逆時針方向轉動。對跨欄過程的分析：二、結構的強度（一）基本概念1、內力：構件在外力作用下會變形，同時構件內部各質點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力。

2、應力：構件單位截面面積上所受的內力。

σ=N/Aσ——應力，N——內力，A——截面面積3、強度：構件和材料抵抗破壞的能力。4、應力和強度的關系：用應力來衡量強度應力應力小，變形就小，抗變形能力就大。書P15（二）

影響結構強度的幾個主要因素結構的形狀使用的材料構件之間的連接方式結構外部形狀結構的橫截面形狀鉸連接剛連接1、使用的材料①結構的強度與材料有關紙杯鋼杯塑料杯②混凝土材料使用鋼筋混凝土結構的好處是什么？

混凝土抗壓性能較好，而抗拉能力就比鋼筋要小得多。因此在制造時可在梁的受拉區(qū)放置鋼筋，組成鋼筋混凝土梁，在這種梁中，鋼筋受拉，混凝土受壓，它們合理組成一個整體，共同承擔載荷的作用。

2、結構的形狀:

注意：結構形狀對強度的影響有兩點，一是結構的外部形狀，二是結構的橫截面形狀。三角形結構結實、穩(wěn)定，所用材料最少。A字形梯不采用鋁合金薄片，而采用長方形截面的構件。說明構件截面的形狀影響著結構的強度。相同材料，相同截面積，不同截面形狀的構件強度不同。

幾種不同截面形狀的構件型材在相同結構強度的情況下，具有用料少，質量輕等優(yōu)點，被廣泛應用。鉸連接：被連接的構件在連接處不能相對移動，但可相對轉動。具體有松螺栓、松鉚等。剛連接：被連接的構件在連接處既不能相對移動，也不能相對轉動。具體有榫接、膠接、焊接、鉚接、螺接等。

結構構件的連接通常有以下兩類：

3、構件之間的連接方式：

結構的連接是指通過一定的連接物將構件組成整體結構。鉸接傘骨間的連接鉚接金屬框架連接不易焊接鋁板連接螺栓和螺母榫接榫接膠接黏接金屬材料與其他材料的聯(lián)接，有間隙存在的金屬件之間的連接，補修金屬件的破損焊接錫焊電焊氣焊焊接電路板電子元件連接銅（鐵）材料的小型件連接承受強度較大金屬件連接受力大金屬件自行車車架的連接坍塌前的彩虹橋彩虹橋坍塌后的慘狀

坍塌原因：彩虹橋的主要受力拱架鋼管焊接不合格，存在嚴重缺陷，個別焊縫有陳舊裂痕。

構件連接處的強度是影響整個結構強度和穩(wěn)定性的重要因素。構件連接處的強度取決于它的連接方式、連接技術和連接處的牢固程度等。綜合分析：從材料形狀方面考慮，吊蘭用的是三角形支架而不是其它形狀是因為三角形結構結實、穩(wěn)定，所用材料最少。從材料方面考慮，吊蘭的三角形支架使用的是鋼管而不是木條或塑料，是因為鋼管抗拉性能好。從連接方式考慮，吊蘭的三角形支架的構件是焊接的而不是捆綁的，是因為這種連接方式更牢固。吊蘭支撐架的強度結構的變化可能導致功能的變化三、結構與功能雨傘與拐杖一把撐開的雨傘，是通過傘的骨架和傘面的受力以實現(xiàn)遮風擋雨功能的，而收起的傘則可以通過傘的主干骨受力實現(xiàn)拐杖的功能。

【小結】

1、結構穩(wěn)定性：結構在荷載作用下維持其原有平衡形式的能力。影響結構穩(wěn)定性的因素：結構的支撐面積（支撐面積越大，越穩(wěn)定）結構的重心（重心越低越穩(wěn)定，重心所在點的垂線落在結構支撐面內）結構的形狀（三角形的穩(wěn)定性）2、結構強度：構件和材料抵抗破壞的能力。影響強度的因素：材料、形狀（結構的外部形狀和橫截面形狀）、材料連接方式3、強度與穩(wěn)定性的聯(lián)系與區(qū)別：穩(wěn)定性是研究物體的保持平衡狀態(tài)的能力，強度是研究不被外力破壞的能力。4、應力和強度的關系：用應力來衡量強度。應力小，變形就小，抗變形能力就大。5、內力：構件在外力作用下會變形，同時構件內部各質點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力。

6、應力：構件單位截面面積上所受的內力。

σ=N/Aσ——應力，N——內力，A——橫截面積鞏固測試：1、我們常用的A形梯不直接采用鋁合金片，而用長方形截面的鋁合金構件，這說明影響結構強度的是（）

A.構件截面的形狀B.材料

C.重心的高低D.連接方式2、空調的外機支架通常采用三角形結構，而不用一根直桿挑起的結構，這說明以下哪個因素影響著結構強度（）

A.材料B.形狀

C.構件D.連接方式3、分別在一根竹竿和一根同樣尺寸的脆性塑料桿上不斷加掛相同質量的重物，竹竿比脆性塑料桿能掛更多重物而不會斷裂，這可表明下列那項影響結構的強度（）

A.材料B.結構的形狀

C.構件橫截面形狀D.構件的連接方式

ABA4、房子、橋梁的衍架大多數(shù)是由多