稳固结构的探析()

落地灯 底小口大的 空竹篓
（一）影响结构稳定性的主要因素：
[实验探究1]： 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。 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。
C.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。
接触面
支撑面
[实验探究2]：落地扇为什么不易倾倒？
落地扇的底座采用较重的材料，风扇比底座轻很多，使 落地扇的重心降低。
马上行动：摩托车的支撑架（课本：P14）
想一想：
结构的稳定性与什么因素有关？
马上行动（P011）
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，简要说明原因。 物体 受到的外力 重力、风力 重力、撞击力 重力、撞击力 不稳定的主要因素 支撑面小，重心落到 支撑面以外 底座小、重心高 底座小、重心高
静止放置的 自行车
Hale Waihona Puke 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。
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。
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。
[案例分析]： 静止状态的单车如何保持稳定（课本：P13） （1）双腿支撑 （2）单腿支撑
探究 1.调整单脚支撑位置，研究何时最易倒下，何时最平衡？ 自行车骑起来时，只有两个支撑点，为什么不会倒下呢？ 在静止情况下，自行车本身不能自我平衡，需要加一 支撑脚。当由骑车人和自行车构成一个 系统时，系统动起 来之后，骑车人为系统注入动力，从而在自行车前进的时 候，通过人的不断调节，自行车和骑车人与地面垂直，使 自行车的重心落在车轮与地面接触的面积内。因此，在没 有明显的外力干涉时，这一动态系统能够表现出一种稳定。 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。
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？
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1．25毫米的速度向南倾斜。 到1999年1月，塔顶比中轴线偏斜已达4．8 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。
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。
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。
苏州的虎丘塔
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。
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。
小实验
一摞书，整齐放置时的稳如泰山；另一种 放法,每本都往一边慢慢往外放置，到一定程度时 一摞书就全倒了。
小资料：中国的斜塔
辽宁瑞州古塔，现 存塔身高10米，塔身向东 北方向倾斜12度，塔尖水 平位移1.7米。该塔建成之 后虽几经地震与洪水破坏， 却始终斜而不倒，堪称奇 迹。
虎丘塔高47.7米，比意大利比萨 斜塔矮6米；塔尖偏离中心2.34米， 是比萨塔的一半；虎丘塔建于961 年，比比萨塔早完工390年。因为 地基不牢，重6000吨的塔便倾向 土堆的一边。
在日常生活中，我们时常会看到翻到在地的物体。 是什么原因出现了图上所示的现象？
在台风来之前它是稳定的！是什么原因出现了 不平衡状态？
那到底什么样的结构是稳定的，什么样的结构又 是不稳定的？物体稳定与不稳定的程度又如何评价？
第二节 稳固结构的探析
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。