《1.2稳固结构的探析2》由会员分享,可在线阅读,更多相关《1.2稳固结构的探析2(45页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、第一单元 结构与设计,第二节 稳固结构的探析,小游戏,两学生相对站立,伸出手臂,手掌相对,用力推击对方手掌或躲闪对方手掌,站立不稳,脚步挪动者输,一、结构与稳定性,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。,结构的稳定性与什么因素有关?,想一想:,(一)影响结构稳定性的主要因素:,实验探究1:,请让你的通用技术教材直立在桌面上,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。,一本书,把它的下端各书页展开一定的角度,将它直立在桌面上,它就能很好的挺立住。,想一想,临时摆放的屏风为什么摆成字型,而不摆成一字型?,为什么大坝
2、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。,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。,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。,实验探究2:落地扇为什么不易倾倒?,2结构的稳定性与重心位置有关。物体重心越低,越稳定。,因素二:重心位
3、置,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。,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。,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。,小资料:中国的斜塔,苏州的虎
4、丘塔,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。,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?,因素三: 结构的稳定性与它的几何形状有关。,静止状态的单车如何保持稳定,案例分析:,(1)双腿支撑,(2)单腿支撑,案例分析:,自行车骑起来时,只有两个支撑点,为什么不会倒下呢?,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
5、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。,运动状态下与静止状态下物体的稳定条件有所不同。,静止状态下陀螺会倾倒,而当它高速旋转时却可以立起来?,这个谜,直到上世纪八十年代初才解开。一位美国的物理系研究生,通过电脑进行复杂的运算,终于从理论上解决了。问题就出在旋转速度和摩擦上了。陀螺在旋转起来时,支持点周围也不免与支持面(桌面)产生摩擦,而这种旋转的物体总是使运动趋向于摩擦更小的状态。当陀螺摇摇晃晃地立起来,终于使一个尖端着地时,就逐渐达到了支持点面积最小,稳定旋转的状态,水平的能量转化成为绕对称轴旋转的动作。当然,由于摩擦,它的转速又会慢慢减小。然后开始
6、摇晃,最后,倒下来,因为这时它要趋向重心更低,更稳定的状态。,陀螺效应:凡是高速旋转的物体,都有一种使转动轴保持不变的能力,这种能力使得陀螺即使在不平的支持面上转动也不会倒下。所以一旦自行车运动起来后,转动的车轮也具备这种能力,这种能力使得自行车即使发生了倾斜,也能自动地把自行车调整过来,这就是自行车不倒的原因。,不稳定的结构应用:,.倒置的啤酒瓶可以预报地震。,.在打水的桶口边挂一重物,在水面时能自动翻倒打水。,结构的形状、结构与地面接触所形成的支撑面积的大小和重心的位置。,影响结构稳定性的主要因素,第一单元 结构与设计,第二节 稳固结构的探析(2),要提高这种篮球架的稳定性可以怎么做?,在
7、篮球底座上加些比较重的石板之类的重物。是为了使篮球架的重心向后偏移,重心所在点的垂线落在结构底面的范围内,达到结构稳定的基本条件。,还有什么方法吗?,可以增大底座与地面的接触面,这样也可以使重心所在点的垂线落在结构底面的范围内。?,但我们在日常生活中没有发现这样做的,为什么呢?,生活中有这样的情况,人坐在一只小板凳上,用力摇几下,板凳就坏了,人也摔倒在地上。人踩在窗户的防盗网上擦玻璃,防盗网合金条的焊接处断裂,险些酿成大祸。,根据你的理解,结合教材,上述情况是什么原因造成的?,那我们如何来评价这条板凳、这个防盗网呢?我们就要用到我们今天学习的内容:强度。,结构的强度 结构具有的抵抗被外力破坏的
8、能力。,二、结构与强度 1、结构的强度 是指结构具有的抵抗 外力被破坏的能力。 2、结构的强度是通过构件和材料来体现的。,脆性塑料杆先断,有焊接缝的钢管先裂开,不同材料的抗拉性不同,构件的连接方式不同,3、影响结构强度的主要因素 (1)结构的形状,A.不同横截面形状的构件所能承受力的程度是不一样的。,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。,C.相同材料,相同截面积,不同截面形状的构件强度不同。,B.结构的外形相同,构件的截面不同,其强度不一样。,D.三角形形状:,三角形是框架结构中最基本的形状之一,它结实、稳定、所用材料最少。,在长方形或六边形的框架中间,
9、加上支撑构件,构成三角形,就可以大大增加它的牢固程度。,金刚石分子为四面体,每个四面体有四个角、四个面,且每个面为三角形。,2、影响结构强度的主要因素,(2)结构的材料,组成结构的常见材料:塑料、木材、钢材。,问题:是不是钢材组成的结构的强度一定比塑料或木材大?,(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。,胶接,榫接,(1)对一个用4根小
10、木条钉成的相片框,使它更牢固的做法是什么?,(2)在自行车各部件之间的连接中,三角架属于_连接;刹车连杆之间属于_连接;辐条与钢圈之间属于_连接。,马上行动,可用直角铁片固定在连接处的背面。,刚连接;,铰连接,铰连接。,(3)比较左图中同一结构的几种连接方式,请预言哪种连接方式的强度更好。,左边的榫卯连接的强度最大,上下、左右、前后各方向都被牢牢固定住,所以强度最大。中间的连接方式强度最小,钉子是从侧面钉进去的,中间的横梁不能承受较重物体的压力,所以强度最小。,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,(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,(三)、结构与功能:,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 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,