(精品)二系统的分析 (2).ppt

2.1 结构与稳定性结构与稳定性云南省楚雄一中云南省楚雄一中 苏云东苏云东QQQQ：63951919639519191.结构的稳定性 在日常生活中，我们时常会看到翻到在地的在日常生活中，我们时常会看到翻到在地的物体。物体。是什么原因出现了图上所示的现象？是什么原因出现了图上所示的现象？物体受到物体受到外力作用外力作用时，原有的时，原有的平衡状态被平衡状态被打破打破从而出现了不稳定的现象。从而出现了不稳定的现象。1.结构的稳定性 那到底什么样的结那到底什么样的结构是稳定的，什么样的构是稳定的，什么样的结构又是不稳定的？物结构又是不稳定的？物体稳定与不稳定的程度体稳定与不稳定的程度又如何评价？又如何评价？1.结构的稳定性1.结构与稳定性什么叫做结构的稳定性？结构在结构在负载负载的作用下维持其原有的作用下维持其原有平衡状态平衡状态的能力。的能力。稳定性是结构的重要性质之一。在建筑中在建筑中必须考虑到结必须考虑到结构的稳定性。构的稳定性。在日常生活设计产品时也要考虑到结构的稳定性。在日常生活设计产品时也要考虑到结构的稳定性。2、影响稳定性的主要因素1.重心位置的高低重心位置的高低2.支撑面的大小支撑面的大小3.结构的形状结构的形状补充：重心重心重心：重心：在重力场中，物体处于任何方位时所有各组在重力场中，物体处于任何方位时所有各组成质点的重力的合力都通过的那一点成质点的重力的合力都通过的那一点。重心位置的确定重心位置的确定规则而密度均匀物体的重心就是它的几何中心。规则而密度均匀物体的重心就是它的几何中心。规则而密度均匀物体的重心就是它的几何中心。规则而密度均匀物体的重心就是它的几何中心。不规则物体的重心，可以用悬挂法来确定。不规则物体的重心，可以用悬挂法来确定。不规则物体的重心，可以用悬挂法来确定。不规则物体的重心，可以用悬挂法来确定。物体的重心，不一定在物体上。物体的重心，不一定在物体上。悬挂法悬挂法【探究试验探究试验1 1】在一块薄板上，有在一块薄板上，有在一块薄板上，有在一块薄板上，有A A A A、B B B B、C C C C三个装置，三个装置质量相三个装置，三个装置质量相三个装置，三个装置质量相三个装置，三个装置质量相等。等。等。等。A A A A装置轮子在最上方，装置轮子在最上方，装置轮子在最上方，装置轮子在最上方，B B B B装装装装置轮子在中央，置轮子在中央，置轮子在中央，置轮子在中央，C C C C装置轮子在装置轮子在装置轮子在装置轮子在最下方，均匀用力，慢慢抬起最下方，均匀用力，慢慢抬起最下方，均匀用力，慢慢抬起最下方，均匀用力，慢慢抬起木板的一端，看看哪个装置最木板的一端，看看哪个装置最木板的一端，看看哪个装置最木板的一端，看看哪个装置最后倒下？再换位置重做结果又后倒下？再换位置重做结果又后倒下？再换位置重做结果又后倒下？再换位置重做结果又是怎样？为什么呢？是怎样？为什么呢？是怎样？为什么呢？是怎样？为什么呢？2、影响稳定性因素：重心你能从试验中总结出结构的稳定性与那个因素有关呢？你的结论是什么？你能从试验中总结出结构的稳定性与那个因素有关呢？你的结论是什么？A B C结论结论1 1：结构重心的位置高低影响结构稳定性：重心越低结构重心的位置高低影响结构稳定性：重心越低,稳定性越好稳定性越好;重重心越高心越高,稳定性越差。稳定性越差。同学们能否举出生活中的案例，来印证这一结论同学们能否举出生活中的案例，来印证这一结论?2.1、影响稳定性因素：重心思考：是不是重心越低结构就一定就越稳定思考：是不是重心越低结构就一定就越稳定?2.1、影响稳定性因素：重心比萨斜塔为什么能比萨斜塔为什么能“斜而不倒斜而不倒”？它从1174年始建，1350年竣工，经历了176年。但由于塔身过重，地质松软，因此塔身仍以每年125毫米的速度向南倾斜。到1999年1月，塔顶比中轴线偏斜已达48米。意大利当局为了拯救斜塔，已向全世界广泛征求保护方案，同时在塔的北侧加压了830吨的铅块，并在塔身的三分之一处加了一圈铜缆，向北牵拉固定。不过斜有斜的好处，每天为“斜”而来的参观者多达10余万人，扔下大把大把的银子。如果它是一座正塔，比萨就不会有今天的风光，也就不会有这么多便宜可占了。2.1、影响稳定性因素：重心人的身体向前人的身体向前倾斜，重心减低了。倾斜，重心减低了。而当达到一定程度而当达到一定程度的时候会变的不稳的时候会变的不稳定，为什么重心下定，为什么重心下降了，反而不稳定降了，反而不稳定了呢？了呢？2.1、影响稳定性因素：重心【探究试验探究试验2】重心点的垂线与结构底面的范围的关系结论2：重心所在点的垂线落在结构底面的范围内，就是稳定的,反之就会不稳定。补充:反地心吸力鞋 杰克逊在杰克逊在19921992年年6 6月月2929号的时候，就提出了这个动作的专利号的时候，就提出了这个动作的专利申请，于申请，于19931993年年1010月月2626号通过，专利名称为号通过，专利名称为Method and Method and means for creating anti-gravity illusionmeans for creating anti-gravity illusion，翻译过，翻译过来叫来叫制造反重力错觉的方法和手段制造反重力错觉的方法和手段。杰克逊不倒之谜【探究试验探究试验3 3】现有两个完全相同的装现有两个完全相同的装现有两个完全相同的装现有两个完全相同的装置，反方向放置在木板上，置，反方向放置在木板上，置，反方向放置在木板上，置，反方向放置在木板上，A A A A装置大轮接地，装置大轮接地，装置大轮接地，装置大轮接地，B B B B装置小装置小装置小装置小轮接地。请均匀用力，慢轮接地。请均匀用力，慢轮接地。请均匀用力，慢轮接地。请均匀用力，慢慢抬起木板的一端，看看慢抬起木板的一端，看看慢抬起木板的一端，看看慢抬起木板的一端，看看哪个装置先倒下？再换位哪个装置先倒下？再换位哪个装置先倒下？再换位哪个装置先倒下？再换位置重做结果又是怎样？置重做结果又是怎样？置重做结果又是怎样？置重做结果又是怎样？2.2、影响稳定性因素：支撑面 你能从试验你能从试验2中总结出结构的稳定性与那个因素有中总结出结构的稳定性与那个因素有关呢？你的结论是什么？关呢？你的结论是什么？【探究试验探究试验4】：拿一本书，让它直立在桌面上，它马上倾倒拿一本书，让它直立在桌面上，它马上倾倒了，显然，其稳定性不好。同样的一本书，把它的了，显然，其稳定性不好。同样的一本书，把它的下端各书页展开一定的角度，仍旧将它直立在桌面下端各书页展开一定的角度，仍旧将它直立在桌面上，它就能很好的挺立住。尝试解释下其中的原因上，它就能很好的挺立住。尝试解释下其中的原因？2.2、影响稳定性因素：支撑面结论3：稳定性和结构与地面接触所形成的支撑面的大小有关：支撑面积越大，结构越稳定。接触面与支撑面的区分接触面接触面:是物体与地面接触形成的面。支撑面支撑面:是物体与地面接触形成支撑点的连线与地面构成的面。支支撑撑面面接接触触面面 问题：问题：你是如何理解你是如何理解支撑面支撑面和和接触面接触面的呢？请的呢？请你说说图你说说图1313中那个椅子最中那个椅子最稳定？对支撑面而言，说稳定？对支撑面而言，说说在图说在图1313中那个最大那个中那个最大那个最小？最小？图图1图图2图图32.2、影响稳定性因素：支撑面A.为什么为什么落地电风扇落地电风扇或者宾馆里或者宾馆里的落地灯，的落地灯，它们都有一它们都有一个比较大的个比较大的底座底座?结构的底座，结构与地面接触所形成的支撑结构的底座，结构与地面接触所形成的支撑面大面大,稳定稳定 。B.为什么许多为什么许多课桌椅的支撑课桌椅的支撑脚要做成往外脚要做成往外倾斜？倾斜？这是为了进一步增大与地面接触所形成这是为了进一步增大与地面接触所形成的支撑面积，增加稳定性。的支撑面积，增加稳定性。【探究试验探究试验5 5】在老师用在老师用2020个麻将子按不同的方式垒出同样高的三堵墙，请个麻将子按不同的方式垒出同样高的三堵墙，请一位同学用手指推墙，看看那堵结构的墙最容易被推倒？一位同学用手指推墙，看看那堵结构的墙最容易被推倒？ABC2.3、影响稳定性因素：结构的形状从试验从试验5中能总结出结构的稳定性与那个因素有关呢？你的结论是什么？中能总结出结构的稳定性与那个因素有关呢？你的结论是什么？结论4：结构的稳定性与结构的形状有关。结构的稳定性与结构的形状有关。问题问题3 3：以下图形中哪个结构最稳定？：以下图形中哪个结构最稳定？你能说出生活中应用三角型稳定性的事例吗？你能说出生活中应用三角型稳定性的事例吗？2、影响稳定性因素：结构的形状A A、A A字形梯为什么载人时能字形梯为什么载人时能够保持稳定？如果没有梯子够保持稳定？如果没有梯子中间的拉杆将会怎么样中间的拉杆将会怎么样？一般情况下，梯子打开的时候，梯面与地面组成三角形，梯子本身就能站得稳。当连接两个梯面的横杆拉直时，两个梯面的上半部分就与横杆构成了稳定的三角形，这就进一步加强了梯子的稳定性，保证梯子能承受人体的压力。如果没有梯子中间的拉杆，载人时就不能保持稳定。2、影响稳定性因素：结构的形状 因为三角支架与地面有三个接触点，形成的三角形结构使照相机的支撑架更容易稳定。B B、照相机的支撑架为什照相机的支撑架为什么常使用三脚架而不用么常使用三脚架而不用其他形状？其他形状？2、影响稳定性因素：结构的形状 建筑中广泛运用了三角形的稳定性。房子、建筑中广泛运用了三角形的稳定性。房子、桥梁的桁架大多都是由多个三角形构成的；钢架桥梁的桁架大多都是由多个三角形构成的；钢架结构的十字梁同样是运用这一原理，在四边形的结构的十字梁同样是运用这一原理，在四边形的框架中用两条杆件作对角线，形成多个三角形，框架中用两条杆件作对角线，形成多个三角形，既节省了材料，减轻了结构的质量，又有效地加既节省了材料，减轻了结构的质量，又有效地加强了结构的强度和稳定性。十字钢梁也是建筑中强了结构的强度和稳定性。十字钢梁也是建筑中常用的构件，如在高压输电的铁塔、悬索桥的塔常用的构件，如在高压输电的铁塔、悬索桥的塔架，以及摩天大楼钢架结构中都被普遍地采用。架，以及摩天大楼钢架结构中都被普遍地采用。补充（三角形稳定性的应用）：补充（三角形稳定性的应用）：静止状态的单车如何保持稳定静止状态的单车如何保持稳定?案例分析案例分析（1）双腿支撑（2）单腿支撑 注意：自行车的支撑架与地面的夹角不能太小，否则，自行车的自身重力集中在支撑架上，同样容易失去平衡。填表说明下表中的物体有可能因受哪些力的作填表说明下表中的物体有可能因受哪些力的作用而出现不稳定现象，并根据你的生活经验，简要用而出现不稳定现象，并根据你的生活经验，简要说明原因。说明原因。马上行动（马上行动（P011P011）物体物体受到的外力受到的外力不不稳稳定的主要因素定的主要因素自行自行车车 落地灯落地灯竹竹篓篓重力、风力重力、风力支撑面小、重心落到支支撑面小、重心落到支撑面以外撑面以外重力、碰撞重力、碰撞底座不够重、重心高底座不够重、重心高重力、碰撞重力、碰撞支撑面小、重心高支撑面小、重心高课堂小结 稳定性是指结构在负载的作用下维持其原有平衡状态的能力。影响稳定性的主要因素有：1.重心位置的高低重心位置的高低2.支撑面的大小支撑面的大小3.结构的形状结构的形状