二、結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度.ppt

1、第一單元 結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì),穩(wěn)固結(jié)構(gòu)的探析 （1課時(shí)）,昆明市第五中學(xué) 施艷美,站立的摩托車,哪個(gè)更危險(xiǎn)？,思考：同樣在臺(tái)風(fēng)的破壞下，為什么有一些樹、房子或廣告牌等被刮倒，而其它的卻穩(wěn)如泰山一點(diǎn)都不受臺(tái)風(fēng)影響呢？,結(jié)構(gòu)與穩(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，維持原有平衡狀態(tài)的能力。,這是結(jié)構(gòu)的重要性質(zhì)之一。,1. 什么叫做結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性？,（認(rèn)識(shí)不倒翁、鐘擺結(jié)構(gòu)）,結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性大小的度量,一個(gè)結(jié)構(gòu)，使其失去原有平衡狀態(tài)的力越大就說(shuō)明這個(gè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性越好，維持原有平衡狀態(tài)的能力越強(qiáng)；反之，則穩(wěn)定性不好，維持原有平衡狀態(tài)的能力越弱。,結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性,在著名的建筑中都要考慮到結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性

2、。,結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性,在日常生活設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)也要考慮到結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。,結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性,【探究試驗(yàn)1】在一塊薄木板上，有A、B、C三個(gè)礦泉水瓶子，A瓶中裝滿水，B瓶中有半瓶水，C是空瓶，請(qǐng)均勻用力，慢慢抬起木板的一端，看看哪個(gè)瓶子最后倒下？再換瓶子位置重做結(jié)果又是怎樣？,下面，我們一起通過(guò)試驗(yàn)來(lái)探究影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要有那些因素？,2. 影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素,結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性,結(jié)論1：結(jié)構(gòu)重心的位置高低影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性：重心越低,穩(wěn)定性越好;重心越高,穩(wěn)定性越差。,【探究試驗(yàn)1】問(wèn)題,問(wèn)題1：試驗(yàn)1中那個(gè)瓶子先倒，那個(gè)后倒？換位置后結(jié)果是不是一樣？為什么呢？,問(wèn)題2：你能從試驗(yàn)1中總結(jié)出結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與那個(gè)

3、因素有關(guān)呢？你的結(jié)論是什么？,結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性,哪個(gè)更危險(xiǎn)？,結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性,【探究試驗(yàn)2】人站立時(shí)穩(wěn)定，還是半蹲穩(wěn)定？,問(wèn)題1：人站立時(shí)穩(wěn)定，半蹲反而不穩(wěn)定，為什么重心下降了，反而不穩(wěn)定了呢？,比薩斜塔是世界建筑史上的一大奇跡。由于塔身壓力過(guò)重和地質(zhì)松軟，南面的地基比北面約低米。在施工期間塔身即出現(xiàn)輕微傾斜，隨著工程的進(jìn)度，傾斜度不斷增加。到塔身建到第三層時(shí)，可明顯看出傾斜，曾一度停工。一百多年以后，經(jīng)工程師托馬索皮薩諾精心測(cè)量和計(jì)算，證明比薩斜塔雖傾斜，但不會(huì)倒塌，使工程繼續(xù)按原設(shè)計(jì)繼續(xù)施工，直到竣工。,結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與重心位置,結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性,比薩斜塔“斜而不倒”,結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性,結(jié)構(gòu)重心的位置高低

4、影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的結(jié)論成立是有條件的，條件是： 結(jié)構(gòu)重心所在點(diǎn)的垂線是否落在結(jié)構(gòu)底面的范圍內(nèi)，落在底面范圍內(nèi)就是穩(wěn)定的，反之就會(huì)不穩(wěn)定。,結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性,【探究試驗(yàn)3】 在上述試驗(yàn)1中，改為只用裝滿水的瓶子A和空瓶子C做試驗(yàn)，但給空瓶C套個(gè)底套，請(qǐng)均勻用力，慢慢抬起木板的一端，看看哪個(gè)瓶子先倒下？再換瓶子位置重做結(jié)果又是怎樣？,結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性,【探究試驗(yàn)3】問(wèn)題,問(wèn)題1：試驗(yàn)3中那個(gè)瓶子先倒，那個(gè)后倒？換位置后結(jié)果是不是一樣？為什么會(huì)呢？,問(wèn)題2：你能從試驗(yàn)3中總結(jié)出結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與那個(gè)因素有關(guān)呢？你的結(jié)論是什么？,結(jié)論2：結(jié)構(gòu)與地面接觸所形成的支撐面的大小有關(guān)，支撐面積越大，結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定。 注意：接觸

5、面與支撐面的區(qū)別,結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性,問(wèn)題3：你是如何理解支撐面和接觸面的呢？請(qǐng)你說(shuō)說(shuō)圖13中那個(gè)椅子最穩(wěn)定？對(duì)支撐面而言，說(shuō)說(shuō)在圖13中那個(gè)最大那個(gè)最小？,圖1,圖2,圖3,結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性,問(wèn)題5：通過(guò)觀察老師操做，說(shuō)說(shuō)用三枚大頭釘把三個(gè)形狀、大小和重量相同的方形木塊支撐起來(lái)，哪種方式把木塊支撐得穩(wěn)固？為什么？,問(wèn)題4：請(qǐng)同學(xué)們?cè)囈辉嚢颜n本直立在課桌上，你是如何才能使課本直立得更穩(wěn)定呢？大概指出支撐面范圍。,結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性,【探究試驗(yàn)4】 在老師用20個(gè)麻將按不同的方式壘出同樣高的三堵墻，請(qǐng)一位同學(xué)用手指推墻，看看那堵結(jié)構(gòu)的墻最容易被推倒？,A,B,C,結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性,【探究試驗(yàn)4】問(wèn)題,問(wèn)題1：用積木

6、壘出的墻那堵最牢固，那堵墻最不牢固？,問(wèn)題2：從試驗(yàn)4中能總結(jié)出結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與那個(gè)因素有關(guān)呢？你的結(jié)論是什么？,結(jié)論3：結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與結(jié)構(gòu)的形狀有關(guān)。,問(wèn)題3：三角形和四邊形那個(gè)結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定？,你能想一想生活中應(yīng)用三角形穩(wěn)定性的事例嗎？,結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性,3. 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的應(yīng)用,例如在地震多發(fā)地區(qū)，人們將酒瓶之類的物體倒置在地上，利用這一不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)感知地震的功能。,一方面人們利用穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)抵抗外力、承受負(fù)載。,另一方面人們又利用不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)某些功能。,結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性,想一想：怎樣讓遮陽(yáng)傘更穩(wěn)定?,結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性,結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性,4、運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,穩(wěn)定性既然是指結(jié)構(gòu)在外力作用下維持平衡狀態(tài)的能

7、力，而由物理學(xué)我們知道，平衡狀態(tài)包含靜止的平衡與運(yùn)動(dòng)的平衡兩種狀態(tài)。因此結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性除有靜態(tài)穩(wěn)定性外還有動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。并且結(jié)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的穩(wěn)定性與靜止時(shí)是不同的。,結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性,陀螺,結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性,結(jié)論1：結(jié)構(gòu)重心的位置高低影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性：重心越低,穩(wěn)定性越好;重心越高,穩(wěn)定性越差。 結(jié)構(gòu)重心所在點(diǎn)的垂線是否落在結(jié)構(gòu)底面的范圍內(nèi)，落在底面范圍內(nèi)就是穩(wěn)定的，反之就會(huì)不穩(wěn)定。,結(jié)論2：結(jié)構(gòu)與地面接觸所形成的支撐面的大小有關(guān)，支撐面積越大，結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定。,結(jié)論3：結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與結(jié)構(gòu)的形狀有關(guān)。,2. 影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的三個(gè)主要因素,思考：自行車翻倒是因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，那房屋倒塌呢？,5 . 結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度,結(jié)

8、構(gòu)的強(qiáng)度(Strength)是指結(jié)構(gòu)具有抵抗被外力破壞的能力.,海嘯,大壩,6. 影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的主要因素,【探究試驗(yàn)5】小組探究如何利用一張A4紙張承重一塊甚至多塊橡皮擦的重量。,結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度,結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度,結(jié)論1：結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)的形狀有關(guān)。,【探究試驗(yàn)5】問(wèn)題,問(wèn)題1：試驗(yàn)5中如何讓一張A4紙的承重最大？,問(wèn)題2：你能從試驗(yàn)5中總結(jié)出結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與那個(gè)因素有關(guān)呢？你的結(jié)論是什么？,結(jié)構(gòu)外部形狀 結(jié)構(gòu)的構(gòu)件截面形狀,鋁合金A字形梯,結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度,結(jié)構(gòu)形狀,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)、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

9、，就可大大增加構(gòu)件的牢固程度。,結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度,三角形的應(yīng)用,金剛石分子為四面體，每個(gè)四面體有四個(gè)角、四個(gè)面，且每個(gè)面為三角形。,【探究試驗(yàn)6】用手握住紙杯用力擠壓，看是否形變？再用手握住塑料杯用力擠壓看其形變的程度。,結(jié)論2：結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)的材料有關(guān)。,結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度,結(jié)構(gòu)的材料,討論： 塑料杯與玻璃杯的強(qiáng)度對(duì)比,玻璃杯：剛度較好、不容易變形且抗壓能力強(qiáng),塑料杯：塑性較強(qiáng)，抗沖擊能力較弱,結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度,【探究試驗(yàn)7】請(qǐng)同學(xué)到講臺(tái)體驗(yàn)兩個(gè)塑料凳子在坐的過(guò)程中如果搖晃測(cè)試，哪一個(gè)凳子的承重力好？,結(jié)論3：結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與構(gòu)件的連接方式有關(guān)。,結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度,鉸連接 剛連接,木質(zhì)材料之間的連接方式,榫接,釘接,金屬材料和塑性材料連接方式,螺栓連接,膠粘,布質(zhì)材料的連接方式,繩系,焊接,7.結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接,鉸連接：被連接的構(gòu)件在連接處不能相對(duì)移動(dòng)，但能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。,輪子,軸承,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、焊接等。,榫接,膠接,焊接,7.結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接,結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度,結(jié)論