稳固结构的探析课件.ppt
二、稳固结构的探析城南中学通用技术组第一单元第一单元 结构与设计结构与设计当物体受到外力作用时，原有的当物体受到外力作用时，原有的平衡状态被打破而出现的不稳定现象平衡状态被打破而出现的不稳定现象(原有结构没有破坏原有结构没有破坏)。现象：现象：1、饮料瓶翻倒；、饮料瓶翻倒；2、翻倒的课桌椅；、翻倒的课桌椅；3、倒地的单车、倒地的单车 4、结构与稳定性、结构与稳定性一个台灯放在台面上一个台灯放在台面上,轻轻一碰就翻倒轻轻一碰就翻倒了了,台灯的稳定性不好台灯的稳定性不好;照相机的三角架照相机的三角架很不容易翻倒很不容易翻倒,说明它的稳定性好说明它的稳定性好.结构的稳定性是指结构在外力作用结构的稳定性是指结构在外力作用下能维持原有平衡状态的能力下能维持原有平衡状态的能力,能抵抗能抵抗的力越大的力越大,说明稳定性越好说明稳定性越好.(1)(1)结构的稳定性结构的稳定性物物 体体受到的外力受到的外力不稳定的主要原不稳定的主要原因因静止放置的自行车静止放置的自行车落地灯落地灯底小口大的空竹蒌底小口大的空竹蒌 指出表中物体可能因受到哪些力指出表中物体可能因受到哪些力的作用而出现不稳定现象的作用而出现不稳定现象重力、风的推力重力、风的推力碰撞碰撞碰撞碰撞支撑面较小支撑面较小重心过高重心过高支撑面较小支撑面较小()、影响结构稳定性的主要因素：、影响结构稳定性的主要因素：阅读：阅读：、结构的重心、结构的重心、结构的底座、结构的底座、结构的形状、结构的形状分析分析:人字梯载人的时候能稳定的原因人字梯载人的时候能稳定的原因试验目的：探究使物体（结构）翻转的试验目的：探究使物体（结构）翻转的条件及影响稳度的因素条件及影响稳度的因素试验过程：试验过程：（）使物体（结构）翻转的条件（）使物体（结构）翻转的条件翻转条件：重力作用线移出支持面翻转条件：重力作用线移出支持面影响稳度的因素：支持面相同，比较重心高低。支面相同，重心越低越稳（不易翻转）支面相同，重心越低越稳（不易翻转）影响稳度的因素：重心高低相同，比较支持面大小。重心相同时，支面越大越稳（不易翻转）重心相同时，支面越大越稳（不易翻转）影响稳度的因素：重心高低相同，支持面大小相同,比较形状。不同形状不同形状,稳度不同稳度不同.提高稳度的措施：提高稳度的措施：降低重心、增大支面降低重心、增大支面增大支面，增大支面，提高稳定性提高稳定性降低重心、增大支面稳定提高重心、减小支面惊险提高重心、减小支面惊险61-41实例分析：实例分析：静态自行车是如何保持稳定的。静态自行车是如何保持稳定的。摩托车的另一种支撑如图所示，请分析：摩托车的另一种支撑如图所示，请分析：支撑点与地面构成的几何形状支撑点与地面构成的几何形状；重心位置：重心位置：；稳定情况：稳定情况：。三角形三角形重心在三角形内重心在三角形内稳定稳定自行车在运动中为什么不会倒？自行车在运动中为什么不会倒？自行车运动时其轮子转动时，使之具备自行车运动时其轮子转动时，使之具备“陀螺陀螺效应效应”从而给其奠定了不易倾倒的力学基础，从而给其奠定了不易倾倒的力学基础，当自行车在某一速度下前进车子抗干扰的能力当自行车在某一速度下前进车子抗干扰的能力是有限的，骑车人通过对车和人姿态的调节使是有限的，骑车人通过对车和人姿态的调节使干扰始终维持在临界之内。使其具有更好的稳干扰始终维持在临界之内。使其具有更好的稳定性，所以自行车在运动中不会倒。定性，所以自行车在运动中不会倒。()、物体在静止状态与运动状态的稳定性、物体在静止状态与运动状态的稳定性的条件是不同的的条件是不同的请例举请例举生活中增加生活中增加稳定性的实稳定性的实例例,以及利用以及利用不稳定的结不稳定的结构实现一定构实现一定的功能的功能.比萨斜塔比萨斜塔为了提高比萨斜塔的稳定性，你有什么方法？为了提高比萨斜塔的稳定性，你有什么方法？从从地基地基到钟楼的高度：到钟楼的高度：58.4公尺，地基的直径：公尺，地基的直径：19.6公尺，塔向南的倾斜度：公尺，塔向南的倾斜度：5.5度，稳定斜塔是度，稳定斜塔是一项非常细腻的工程，就像是医师在治疗一位体一项非常细腻的工程，就像是医师在治疗一位体弱多病的老人一般，尽管不能听诊病人的胸腔，弱多病的老人一般，尽管不能听诊病人的胸腔，却很清楚病患对每一种药物都有令人忧心的反应。却很清楚病患对每一种药物都有令人忧心的反应。克里实尔，一九八七年想象一座高塔克里实尔，一九八七年想象一座高塔,建立在建立在像像海绵橡胶海绵橡胶这样柔软的材质上这样柔软的材质上,缓慢且无情地日缓慢且无情地日渐倾斜将要倒塌的地步。此外渐倾斜将要倒塌的地步。此外，高塔的砖石结构，高塔的砖石结构也非常脆弱也非常脆弱,随着倾斜度日益增加随着倾斜度日益增加,产生的产生的应力应力已已经逼近砖石的强度经逼近砖石的强度,随时可能应声而倒。若在倾随时可能应声而倒。若在倾斜那一侧的地基斜那一侧的地基灌浆灌浆或加固，恐怕导致高塔倾覆或加固，恐怕导致高塔倾覆,然而利用缆索支撑或牵引，则可能会令砖石崩溃。然而利用缆索支撑或牵引，则可能会令砖石崩溃。如图所示是一款落地灯，灯杆可绕轴转动以调整高度与如图所示是一款落地灯，灯杆可绕轴转动以调整高度与照明角度。照明角度。27.该落地灯能保持稳定不倒的根本原因是该落地灯能保持稳定不倒的根本原因是A.重心落在支撑面内重心落在支撑面内B.支撑面较大支撑面较大C.支撑杆的强度较大支撑杆的强度较大D.平衡块较轻平衡块较轻题14图14.小通用模板制作了如图所示的机器人造型纸巾盒，抽取纸巾时发现纸巾盒容易翻到。为了提高其稳定性，以下改进措施有效的是A.抽纸口适当上移B.增加腿的长度C.增加两只脚板的长度D.整体采用更薄的木板制作题14图16如图所示是一款移动式笔记本电脑支架，要求测试该支架的如图所示是一款移动式笔记本电脑支架，要求测试该支架的稳定性。现提供不同质量的重物若干，请设计简易试验方案，并稳定性。现提供不同质量的重物若干，请设计简易试验方案，并回答问题。回答问题。（1）在支架稳定性最差的状态下，确定支架不发生倾倒时所能）在支架稳定性最差的状态下，确定支架不发生倾倒时所能承受的最大载荷。承受的最大载荷。A.以下三个示意图中符合试验要求的是以下三个示意图中符合试验要求的是（在（在“”处填写所选示意图的序号）；处填写所选示意图的序号）；B.在你选择的示意图上表示试验方法，并用文字说明主要步骤。在你选择的示意图上表示试验方法，并用文字说明主要步骤。（2）如果要提高电脑支架的稳定性，可以采取的改进措施是：）如果要提高电脑支架的稳定性，可以采取的改进措施是：（在（在加大伸展臂截面的尺寸；加大伸展臂截面的尺寸；增加十字底座的质量；增加十字底座的质量；增加增加垂直立柱的高度中选择一项，将序号填写在垂直立柱的高度中选择一项，将序号填写在“”处）。处）。9.在如图所示的秋千椅中，主要是为了保持结构形状稳定的杆件是（）A1、2 B1、4 C3、4 D2、3思思 考考 为何这些杂技演员在如此高难度的情为何这些杂技演员在如此高难度的情况下能够很好的保持自己的稳定性。况下能够很好的保持自己的稳定性。结构与稳定性：结构重心的垂线落在支面内，结构是稳定的。影响结构稳定的因素有重心的高低、支面的大小和物体的形状。提高结构的稳定性可降低重心，增大支面,改进结构形状。探究结构的重心与稳定性的关系。探究结构的重心与稳定性的关系。1、可以用受力结构的稳定性来解释的事实是 A魁北克大桥的坍塌 B拔河的绳子断裂 C鸡蛋在某种情况下可以承受很大的外力 D停在路边的自行车被风吹倒2、如下图所示的可移动的篮球架，为了使运动员活如下图所示的可移动的篮球架，为了使运动员活动更加安全，现需要增加稳定性，实施有效稳定性动更加安全，现需要增加稳定性，实施有效稳定性的方法有的方法有A、增加底座前部面积、增加底座前部面积 B、减轻底座后部重量、减轻底座后部重量C、底座后部加重、底座后部加重 D、减少底面积、减少底面积3、比萨斜塔保持稳定的主要原因()A重心低 B重心落在支撑面积范围内 C结构形状是底部大塔顶小 D材料采用钢筋混凝土4、小明同学为了使自己的板凳更稳定，他不应采取下列方法中的()A在每一个板凳腿的下面增加一个比原来板凳腿截面积稍大点的正方形木片 B把板凳的腿适当地加粗，其他的构件大小形状保持不变 C把凳板换成铁的 D把板凳腿由杉木的换成为槐木的 。一、复习回顾1、结构的稳定性2、稳定的条件是什么？结构重心落在支撑面内，结构是稳定的结构重心落在支撑面内，结构是稳定的。3、影响结构稳定性的主要因素是什么？主要有重心的高低、支撑面的大小和结构主要有重心的高低、支撑面的大小和结构的形状。的形状。4、提高结构稳定性的措施有哪些？可降低重心，增大支撑面可降低重心，增大支撑面,改变结构形状。改变结构形状。思思 考考这些建筑难道只是因为缺乏稳定性吗？这些建筑难道只是因为缺乏稳定性吗？二、结构与强度二、结构与强度还记得什么叫应力吗?应力是构件的单位横截面上所产生的内力。即=F/s 当应力达到某一极限值时,结构就会遭到破坏。结构的强度结构的强度:是指结构具有的抵抗被外力破坏的能力.根据你的生活经验完成下表。根据你的生活经验完成下表。影响结构强度的主要因素影响结构强度的主要因素五重塔为何不会倒塌五重塔为何不会倒塌-古代日本的卓越智慧古代日本的卓越智慧日本的建筑物自古以来一直以木头为日本的建筑物自古以来一直以木头为原料，包括不少较高的建筑，京都和原料，包括不少较高的建筑，京都和奈良的寺庙里耸立着的五重塔即属古奈良的寺庙里耸立着的五重塔即属古代的高层建筑。约在多年前，代的高层建筑。约在多年前，源于印度的放有释迦佛骨的佛塔卒源于印度的放有释迦佛骨的佛塔卒塔婆经由中国和朝鲜半岛传到了日塔婆经由中国和朝鲜半岛传到了日本。后来，这种佛塔渐渐地演变成为本。后来，这种佛塔渐渐地演变成为日本独特的五重塔。在地震多发的日日本独特的五重塔。在地震多发的日本，经历过无数次地震的五重塔始终本，经历过无数次地震的五重塔始终没有被震毁，其优美典雅的建筑风貌没有被震毁，其优美典雅的建筑风貌一直保持至今。其原因究竟何在一直保持至今。其原因究竟何在?探其原因，首先要关注的是其所使用的原材料。五重塔是完全的木结构建筑，在受探其原因，首先要关注的是其所使用的原材料。五重塔是完全的木结构建筑，在受到震力时，其木料会相应发生或弯或扭的变形，但是，整个塔身却不会倒塌。而当到震力时，其木料会相应发生或弯或扭的变形，但是，整个塔身却不会倒塌。而当震力消失后，木料便会恢复原状。木料所具有的柔性把地震发生时所产生的巨大能震力消失后，木料便会恢复原状。木料所具有的柔性把地震发生时所产生的巨大能量吸收掉了。量吸收掉了。原因之二是，在五重塔的整个结构中也同样存在着这种柔性，也就是说，整个五重原因之二是，在五重塔的整个结构中也同样存在着这种柔性，也就是说，整个五重塔是一个柔性结构，其构件与构件的结合部位几乎不使用铁钉，而是利用嵌入方式塔是一个柔性结构，其构件与构件的结合部位几乎不使用铁钉，而是利用嵌入方式进行连接，即把一构件上的榫头嵌入另一构件的凹凿处。这样，当地震发生时，构进行连接，即把一构件上的榫头嵌入另一构件的凹凿处。这样，当地震发生时，构件之间的结合部会吱吱嘎嘎地作响，或会歪扭，但是，来自地面的震力却不易向上件之间的结合部会吱吱嘎嘎地作响，或会歪扭，但是，来自地面的震力却不易向上传导。在五重塔的建筑结构中，这种嵌入式构件结合部据说有约传导。在五重塔的建筑结构中，这种嵌入式构件结合部据说有约1000处，整个建处，整个建筑的结构就好像柔韧的魔芋。筑的结构就好像柔韧的魔芋。（1）结构的材料影响结构强度的主要因素影响结构强度的主要因素 结构的强度与结构的强度与使用的材料、构件之间的连使用的材料、构件之间的连接方式、接方式、结构的形状结构的形状等因素有密切的关系。等因素有密切的关系。混泥土擅长抗压力，而钢筋擅长抗拉力 铰连接铰连接被连接的构件在连接处不能相对 移动，但能相对转动。（2）结构的连接方式 刚连接刚连接被连接的构件在连接处既不能相对移动，也不能相对转动（3）结构的形状）结构的形状 三角形是框架结构中最基本的形状之一三角形是框架结构中最基本的形状之一,它它结实、稳定，所用材料最少。结实、稳定，所用材料最少。阅阅读读：恐恐龙龙与与拱拱形形结结构构你觉得结构和功能有什么关系？你觉得结构和功能有什么关系？试验与探究请根据所学知识设计一辆冰上自行车！请根据所学知识设计一辆冰上自行车！试验与探究请根据所学知识设计一辆雪地自行车！请根据所学知识设计一辆雪地自行车！试验与探究雪地自行车雪地自行车三、结构与功能三、结构与功能结构不仅是事物存在的一种形式，而且对事物结构不仅是事物存在的一种形式，而且对事物的功能和作用产生着直接影响。结构的变化可的功能和作用产生着直接影响。结构的变化可能导致功能的变化。能导致功能的变化。雨伞和拐杖的变迁雨伞和拐杖的变迁多功能起子多功能起子1、自行车是我们日常用品之一，也是生活比较常见的一种结构，请你根据学过的知识回答：自行车的车架为什么采用三角形结构？自行车的支架部分采用了空心钢管材料，请说明使用这种材料的两种优点。2、高二（5）班的同学在教室里布置了一些花草，他们把直杆AB的一端固定在墙上将吊兰挂起来，如右图所示。（1）结构受力的基本形式有压力、拉力、弯曲力和剪切力等。请说出AB杆的主要受力形式。（4分）（2）简述这个结构存在的缺陷。（4分）（3）在不改变杆的固定点A和悬挂点B的前提下，简述你对这个结构提出的改进方法？并在原图上标注改进方案。（4分）
