通用技术 必修二 探究结构--影响结构稳定性和强度的因素

B.以前的农作物个子高，遭遇暴风骤雨 容易倾覆，造成减产；现在的农作物普 遍个子矮。就是利用了重心低结构稳定 的原理。 C. 比萨斜塔为什么不倒塌？
1590年，意大利的伟大科学家伽俐略，曾在斜塔的顶层做 过自由落体运动的实验，让两个重量相差10倍的铁球，同 时从塔顶落下，结果，两球同时着地，一举推翻了束缚人 们思想近2000年的希腊著名学者亚里士多德关于重量不同 的物体其下落的速度也不相同的“物体下落速度与重量成 正比”的理论。伽俐略开创了实验物理的新时代，被人们 称为“近代科学之父”，而他用来做实验的斜塔也因而更 加遐迩闻名。
胶接
榫 接
结点是从连接的效果来划分。一个结点 可以有多种连接方式。不同的材料有不同的 连接方式；构件的连接方式不同，结构的强 度也不同。
（三）、结构与功能:
结构对事物的功能和作用产生着 直接的影响，结构的改变可能导致功 能的改变
多功能起子
小结
一、结构的稳定性
影响结构稳定性的三个因素：重心位置、 支撑面积的大小和结构的形状 二、结构的强度
马上行动：
根据你的生活经验填写下表：
结果 原因
事件 分别在一根竹竿 和一根同样尺寸 的脆性塑料杆上 不断加挂相同质 量的重物 沿着垂直于重心 线的方向撞击一 根完整的钢管与 用同样的方法撞 击一根中间有焊 接缝的钢管
竹竿比脆性塑 料杆能挂更多 的重物而不会 断裂 中间有焊接缝 的钢管受到撞 击时容易损坏
3、结构的稳定性与它的几何形状有关。 A、A字形梯为什么载人时 能够保持稳定？如果没有 梯子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。
不稳定的结构应用：如移动门、折叠椅等等
１.倒置的啤酒瓶可以预报地震。
２.在打水的桶口边挂 一重物，在水面时能自 动翻倒打水。
（二）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。 强度与稳定性的联系与区别：
我们知道稳定性是研究物体的保持平衡 状态的能力，强度是研究不被外力破坏的能 力。例如我们刚才举的椅子的例子，椅子能 够承受人的重力这是一个强度问题，那么椅 子会不会左右晃动，摇摆，那就是一个稳定 性问题了。
B、照相机的支撑架为什么常使用三脚架而不用其他形 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。
因素三： 结构的稳定性与它的几 何形状有关。
总结影响结构稳定性因素:
因素一：支撑面积的大小 1.稳定性与支撑面积的大小有关 支撑面越大越稳定，越小越不稳定。 因素二：重心位置 2.结构的稳定性与重心位置有关。 物体重心越低，越稳定。
练习:
1.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，你在公共汽车上要如何才能保 持自己的没摔倒？ 人的身体的稳定性取决于支撑面的大小和人体姿势重 心的高低，在一定范围内，两脚分得越开，则重心越 低，支撑面变大，越稳定！
(2)货物应尽量放在船舱里还是甲板上？为什么？
拓展：
因素三：几何形状 3.结构的稳定性与它的几何形状有关。
补充：三角形稳定性的应用：
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，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。
接触面
练习：
如图所示，自行车在单 脚支撑杆的支撑下保持 稳定。如果不断地扩大 支撑杆与自行车之间的 夹角θ，结果是（ ）
θ


A．支撑面越来越大，结构越来越稳定 B．重心越来越低，结构越来越稳定 C．稳定性从差逐渐变好，又从好逐渐变差 D．稳定性从好逐渐变差，又从差逐渐变好
第一章 结构与设计
第二节 探究结构
魁北克大桥的垮塌 上海楼房倒塌
高压电线塔的垮塌
结构的稳定性：
结构的稳定性是指结构在负载的作用下，维
持原有平衡状态的能力。
想一想： 结构的稳定性与什么因素有关？
因素一：支撑面积的大小
A.落地电风扇或者
宾馆里的落地灯， 它们都有一个比较 大的底座。
结构的底座，结构与地面接触所形成的支撑面 大,稳定 。
B：为什么大坝的横截面总是建成梯形？
大坝需要承受很大的力的作用，如 自身的重力，水的冲击力、压力等等， 要起到防洪的作用，大坝必须要求非常 稳固。大坝建成梯形，增大了与地面接 触所形成的支撑面，支撑面越大越坚实， 稳定性就越好。
因素二：重心位置
2．结构的稳定性与重心位置有关。 物体重心越低，越稳定。
结构外部形状
结构的形状
结构的构件截面形状
使用的材料
铰连接 p22
刚连接
构件之间的连接方式
(1)结构的形状: 注意： 结构对强度的影响有两点，一是结构的外部形状， 二是结构的构件截面形状。
A.不同横截面形状的构件所能承受力的程度是不一样 的。
小实验：P019 （2）因素2：使用的材料
①结构的强度与材料有关
影响结构强度的三因素：结构的形状、结 构的材料与连接 三、结构与功能
为什么许多课桌椅的支撑脚要做成往外 倾斜？
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。
注意： 支撑面≠接触面。 接触面:是物体与地面接触形成的面。 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。
支撑面
不同材料的抗 拉性能不同
因为有连接点
1.影响结构强度的主要因素
吊兰支撑使用的三角形支 架结构，而不使用由一根直杆 挑起的结构。从材料方面考虑， 吊兰的三角形支架使用的是钢 管而不是木条或塑料，钢管抗 拉力性能好。从连接方式考虑， 吊兰的三角形支架的构件是焊 接而不是捆缚，这种连接方式 更牢固。
1) 影响结构强度的几个主要因素
钢杯
纸杯
塑料杯
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
（3）因素3：构件之间的连接方式：
结构的连接是指通过一定的连接 物将构件组成整体结构。
结构构建的连接通常有以下两类：
铰连接
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。
结构重心的位 置：结构重心 所在点的垂线 是否落在结构 底面的范围内， 落在就是稳定 的，没有就是 不稳定的。 通过分析长方体重心的垂线位置与稳定性示意图， 使学生容易理解，比萨斜塔不倒的原因是它的重 心所在点的垂线落在塔的底面的范围内。当塔倾 斜到一定程度，重心的垂线不再落在塔的底面时， 塔就会倾倒。
A.不倒翁为什么不倒？ 如果在它脖子上挂上 一定数量的铁环，它 还会不倒吗？
不倒翁的重心很低，就在它与地面 的接触点上，所以不倒，如果往它的脖 子挂上铁环，它的重心位置升高了，当 铁环达到一定数量时，不倒翁就不在是 不倒翁了。重心的高低影响结构的稳定 性。重心越低,稳定性越好;重心越高,稳 定性越差。