第一章第二节探究结构

第一章第二节探究结构
第二节探究结构
2009.9
【学习目标】
1、理解结构稳定性、强度的概念；
2、知道影响结构稳定性、强度的主要因素；
3、能通过技术试验，分析影响结构稳定性、强度的主要因素。

【重点】
1、影响结构稳定性、强度的主要因素；
2、学会用试验的方法来验证结构稳定性、强度。

【难点】
影响结构稳定性、强度的主要因素。

【自主学习】
一、结构的稳定性、强度的概念
1、结构的稳定性：是指结构在荷载的作用下维持其原有的平衡形式的能力。

2、结构的强度：指材料或构件具有的抵抗被外力破坏的能力。

内力——外力施加过程中,结构或构件内部各质点之间产生抵抗外力引起的变形或力图使变形复原的力称为内力。

外力越大，构件的内力随之增大。

应力：构件单位截面积所受的内力称为构件的应力。

σ =F/s（其中 ,F 是内力 ,S 是受力面积, σ是应力）
思考：扭绞的绳子不容易拉断（课本15页讨论与分析2 ）
【合作探究1】
二、影响结构稳定性的因素：
【探究试验1】在一块薄木板上，有A、B、C三个矿泉水瓶子，A瓶中装满水，B瓶中有半瓶水，C是空瓶，均匀用力，慢慢抬起木板的一端，看看哪个瓶子最后倒下？
【结论1】结构______________影响其稳定性：____________,稳定性
越好;_____________,稳定性越差。

【探究试验2】1、鸡蛋的重心不是很高，却很难在桌面上稳立，如何让一只鸡蛋稳稳的立在桌面上？
2、在拥挤的公共汽车上已没有座位，你必须站着，而扶手你让给了旁边的老人，你要如何才能使自己不摔倒？
【结论2】结构____________________影响其稳定性。

注意：支撑面与接触面不同
【探究试验3】如右图，用军棋的棋子做垒砖墙试验，比较其结构的稳定性。

【结论3】结构的_______________影响其稳定性
【讨论】人站立时稳定，身体倾斜到一定程度的时候会变的不稳
定，为什么重心下降了，反而不稳定了呢？
【点拨】结构重心的位置高低影响结构稳定性的结论成立是有条件的，条件是——结构重心所在点的垂线是否落在结构支撑面的范围内，落在支撑面范围内就是稳定的，反之就会不稳定。

（结论1的补充）
应用：这就是为什么比萨斜塔“斜而不倒”的原因。

（倾斜的结构未必是不稳定的结构。

）
总结：影响结构稳定性的因素主要有________________、_____________ 、______________等。

【分组讨论】
思考1：课本11页图1-25 A字形铝梯
思考2：为什么大坝的横截面总是建成梯形？
思考3：试分析课本图1-26 落地风扇、图1-27 落地灯、图1-28 电脑液晶显示屏为什么不易倾倒？
注意：1、“三角形稳定性”应用：（课本13页“知识窗”）
2、影响结构稳定性的因素是相互关联的，需要综合考虑各种因素来讨论结构的稳定性。

【合作探究2】
三、影响结构强度的因素
【探究试验1】用手分别挤压纸杯和不锈钢杯，观察其形状的变化。

【结论1】结构的强度与_____________有关系。

【探究试验2】使用两张答题卡搭建一个长
度相同但形状不同的桥，并做承重试验。

（可参考右图）
【结论2】结构的强度与_____________有关系。

【自主阅读1】课本18页，进一步认识结构的强度不仅与材料有关，而且与所用材料本身的形状有关。

如：被广泛用于建筑中的“工”型横梁；汽车上的薄板折叠设计；软纸通过折叠得到加固。

【自主阅读2】结构的连接
结构的连接即通过一定的连接物将构件组成整体结构。

构件连接处的强度是影响整个结构强度和稳定性的重要因素，而构件连接处的强度取决于它的连接方式连接技术和连接处的牢固程度。

科学合理的连接，不仅可保证结构或构件的形状稳定，还能提高结构的强度。

常见的连接方式：铰连接和刚连接。

铰连接：被连接的构件在连接处不能相对移动，但可以相对转动，具体有松螺栓、松铆等。

刚连接：被连接的构件在连接处不能相对移动，也不能相对转动，具体有榫接、胶接、焊接等。

总结：影响结构强度的因素主要有_________________、_______________ 、_______________。

【分组讨论】钢筋混凝土梁中混凝土主要是起着抗压的作用，而
钢筋主要是起抗拉的作用，如图，楼板和阳台的加固钢筋位置都正确的是（）
【随堂检测】
1、我国塔式建筑的结构一般都是由上到下越来越大，这主要是考虑它的（）。

A．稳定性 B．强度 C．美观性 D．经济性
2、如果一个构件在5平方米的横截面积上，受到外力的作用，产生了20N的内力，那么该构件的应力是（）
A、25Pa
B、15Pa
C、4Pa
D、100Pa
3、我国古建筑木结构和传统木家具制作的连接方式主要采用( )
A、插接
B、螺丝连接
C、榫接
D、铰连接
4、我国的古塔一般为砖木结构，其结构稳定性不是由下列因素决定的
A.塔基的面积
B.建造塔所用材料
C.塔身的高度
D.塔周围风的大小
5、学校里的不锈钢管旗杆被大风吹弯，主要原因是（）
A.钢管的强度不够
B.钢管的稳定性差
C.钢管的重心太高
D.钢管的底部与地面形成的支撑面太小
6、我们常用的A形梯不直接采用铝合金片，而用长方形截面的铝合金构件，这说明什么影响了梯子的结构强度（）
A、构件的材料
B、构件的形状
C、重心的高低
D、连接方式
7、“说你呆你不呆，把你推一推，你又歪一歪，让你躺下去，你又站起来”这首儿歌形象的描述了不倒翁的特点，请运用稳定性的相关知识，分析不倒翁的设计原理。

如果在它脖子上挂上一定数量的铁环，它还会不倒吗？。