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1、1.21.2稳固结构的探析稳固结构的探析第一节第一节结构与稳定性结构与稳定性ll结构的稳定性结构的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是指结构在负载的作用下是指结构在负载的作用下是指结构在负载的作用下维持其原有平衡状态的能力，它是结构维持其原有平衡状态的能力，它是结构维持其原有平衡状态的能力，它是结构维持其原有平衡状态的能力，它是结构的重要性质之一。的重要性质之一。的重要性质之一。的重要性质之一。（1 1）结构的稳定性）结构的稳定性）结构的稳定性）结构的稳定性（2 2）影响结构稳定性的因素）影响结构稳定性的因素）影响结构稳定性的因素）影响结构稳定性的因素不倒翁不倒翁为什么不倒呢
2、？ll重心的高低是影响结构稳定的因素之一：重心的高低是影响结构稳定的因素之一：重心的高低是影响结构稳定的因素之一：重心的高低是影响结构稳定的因素之一：重心越低，稳定性越好。重心越低，稳定性越好。重心越低，稳定性越好。重心越低，稳定性越好。ll【想一想想一想想一想想一想】比萨斜塔比萨斜塔比萨斜塔比萨斜塔为什么不倒塌？为什么不倒塌？为什么不倒塌？为什么不倒塌？ll【游戏游戏游戏游戏】侧身靠墙，一侧身靠墙，一侧身靠墙，一侧身靠墙，一脚紧贴墙根，另一脚离脚紧贴墙根，另一脚离脚紧贴墙根，另一脚离脚紧贴墙根，另一脚离地，力求站稳。地，力求站稳。地，力求站稳。地，力求站稳。静态结构稳定的基本条件静态结构稳定
3、的基本条件静态结构稳定的基本条件静态结构稳定的基本条件重心所在点的垂线落在支撑面内。重心所在点的垂线落在支撑面内。重心所在点的垂线落在支撑面内。重心所在点的垂线落在支撑面内。 （2 2）影响结构稳定性的因素）影响结构稳定性的因素）影响结构稳定性的因素）影响结构稳定性的因素ll试验结论试验结论试验结论试验结论1 1：支撑面的大小是影响结构稳定的因素之一：支撑面的大小是影响结构稳定的因素之一：支撑面的大小是影响结构稳定的因素之一：支撑面的大小是影响结构稳定的因素之一：支撑面越大，稳定性越好。支撑面越大，稳定性越好。支撑面越大，稳定性越好。支撑面越大，稳定性越好。ll【探究试验探究试验探究试验探究试
4、验1 1】怎样将课本竖立起来？这怎样将课本竖立起来？这怎样将课本竖立起来？这怎样将课本竖立起来？这个试验说明什么？个试验说明什么？个试验说明什么？个试验说明什么？ ll针对针对针对针对P12P12P12P12有关照相机三脚架稳定性的论述，你有关照相机三脚架稳定性的论述，你有关照相机三脚架稳定性的论述，你有关照相机三脚架稳定性的论述，你有何看法？有何看法？有何看法？有何看法？【问题探讨问题探讨问题探讨问题探讨】ll相机采用三脚架的原因：相机采用三脚架的原因：相机采用三脚架的原因：相机采用三脚架的原因：1 1、便携；、便携；、便携；、便携；2 2、适应野外地、适应野外地、适应野外地、适应野外地面不
5、平的情况（四脚反而不易平稳）；面不平的情况（四脚反而不易平稳）；面不平的情况（四脚反而不易平稳）；面不平的情况（四脚反而不易平稳）；3 3、省材。、省材。、省材。、省材。ll桌子采用四腿的原因：室内地平，四腿能同时着地，桌子采用四腿的原因：室内地平，四腿能同时着地，桌子采用四腿的原因：室内地平，四腿能同时着地，桌子采用四腿的原因：室内地平，四腿能同时着地，四腿的形制支撑面大于三只腿。四腿的形制支撑面大于三只腿。四腿的形制支撑面大于三只腿。四腿的形制支撑面大于三只腿。【想一想想一想想一想想一想】支撑面大而稳定的原理支撑面大而稳定的原理支撑面大而稳定的原理支撑面大而稳定的原理有哪些应用？有哪些应用
6、？有哪些应用？有哪些应用？ll【马上行动马上行动马上行动马上行动】p12p12p12p12分析分析分析分析人字梯如果没有中间的人字梯如果没有中间的人字梯如果没有中间的人字梯如果没有中间的拉杆会怎样？这一例子拉杆会怎样？这一例子拉杆会怎样？这一例子拉杆会怎样？这一例子说明结构的稳定性还与说明结构的稳定性还与说明结构的稳定性还与说明结构的稳定性还与什么因素有关？什么因素有关？什么因素有关？什么因素有关？ll【回顾回顾回顾回顾】三角形具有稳定性，平行四边形不稳定。三角形具有稳定性，平行四边形不稳定。三角形具有稳定性，平行四边形不稳定。三角形具有稳定性，平行四边形不稳定。ll【阅读阅读阅读阅读】P15
7、P15P15P15几何不变体系与几何可变体系几何不变体系与几何可变体系几何不变体系与几何可变体系几何不变体系与几何可变体系ll【分析分析分析分析】右图的右图的右图的右图的门为什么制作成门为什么制作成门为什么制作成门为什么制作成这样？这样？这样？这样？ll推断结论推断结论推断结论推断结论3:3:结构的稳定性与结构的形结构的稳定性与结构的形结构的稳定性与结构的形结构的稳定性与结构的形状有关。状有关。状有关。状有关。结结结结论论论论ll影响结构稳定性的因素：影响结构稳定性的因素：影响结构稳定性的因素：影响结构稳定性的因素：ll重心位置重心位置重心位置重心位置ll支撑面积支撑面积支撑面积支撑面积ll结
8、构形状结构形状结构形状结构形状重心越低越稳定重心越低越稳定重心越低越稳定重心越低越稳定支撑面积越大越稳定支撑面积越大越稳定支撑面积越大越稳定支撑面积越大越稳定三角形具有稳定性三角形具有稳定性三角形具有稳定性三角形具有稳定性ll【案例分析案例分析案例分析案例分析】P14P14P14P14静态的自行车是如何保持稳定的静态的自行车是如何保持稳定的静态的自行车是如何保持稳定的静态的自行车是如何保持稳定的ll【问题问题问题问题】自行车骑起来不倒，停下来会自行车骑起来不倒，停下来会自行车骑起来不倒，停下来会自行车骑起来不倒，停下来会倒；陀螺转起来不倒，停下来会倒，为倒；陀螺转起来不倒，停下来会倒，为倒；陀
9、螺转起来不倒，停下来会倒，为倒；陀螺转起来不倒，停下来会倒，为什么？说明了什么？什么？说明了什么？什么？说明了什么？什么？说明了什么？ （4 4）静止状态与运动状态的稳定条件不同）静止状态与运动状态的稳定条件不同）静止状态与运动状态的稳定条件不同）静止状态与运动状态的稳定条件不同ll【拓展拓展拓展拓展】影响结构的稳定性的因素还有影响结构的稳定性的因素还有影响结构的稳定性的因素还有影响结构的稳定性的因素还有哪些？哪些？哪些？哪些？课堂小结课堂小结ll1 1、结构的稳定性：是指结构在负载的作用下，、结构的稳定性：是指结构在负载的作用下，、结构的稳定性：是指结构在负载的作用下，、结构的稳定性：是指结
10、构在负载的作用下，维持其原有平衡状态的能力。它是结构的重要维持其原有平衡状态的能力。它是结构的重要维持其原有平衡状态的能力。它是结构的重要维持其原有平衡状态的能力。它是结构的重要性质之一。性质之一。性质之一。性质之一。ll2 2、影响结构稳定性的主要因素：支撑面的大、影响结构稳定性的主要因素：支撑面的大、影响结构稳定性的主要因素：支撑面的大、影响结构稳定性的主要因素：支撑面的大小、重心位置的高低、结构的形状等小、重心位置的高低、结构的形状等小、重心位置的高低、结构的形状等小、重心位置的高低、结构的形状等ll3 3、静态结构稳定的基本条件、静态结构稳定的基本条件、静态结构稳定的基本条件、静态结构
11、稳定的基本条件重心所在点重心所在点重心所在点重心所在点的垂线落在支撑面内。的垂线落在支撑面内。的垂线落在支撑面内。的垂线落在支撑面内。ll4 4、静止状态与运动状态得稳定条件不同、静止状态与运动状态得稳定条件不同、静止状态与运动状态得稳定条件不同、静止状态与运动状态得稳定条件不同不稳定结构的应用不稳定结构的应用第二节第二节结构与强度结构与强度（20042004年年年年5 5月月月月2323日，日，日，日，6 6死死死死3 3伤伤伤伤) ) 2 2、为了在新建航站正中央开辟一条通往机场主楼的衔、为了在新建航站正中央开辟一条通往机场主楼的衔接走道，大厦的部分建筑结构被掏空，进一步增加了接走道，大厦
12、的部分建筑结构被掏空，进一步增加了压力。压力。3 3、玻璃外壳极易导致温度变化，温度变化使外部构架、玻璃外壳极易导致温度变化，温度变化使外部构架每天变形每天变形1 12 2厘米，使混凝土构架逐渐磨损。厘米，使混凝土构架逐渐磨损。 事件的启示事件的启示事件的启示事件的启示戴高乐机场倒塌事件戴高乐机场倒塌事件戴高乐机场倒塌事件戴高乐机场倒塌事件事故调查委员会的结论：事故调查委员会的结论：1 1、候机厅的水泥顶棚不、候机厅的水泥顶棚不足以支撑用来巩固大厦玻足以支撑用来巩固大厦玻璃外壳的钢铁支架，最终璃外壳的钢铁支架，最终支柱刺破了房顶导致顶棚支柱刺破了房顶导致顶棚坍塌。坍塌。凤凰县在建沱江大桥发生坍
13、塌凤凰县在建沱江大桥发生坍塌凤凰县在建沱江大桥发生坍塌凤凰县在建沱江大桥发生坍塌ll20072007年年8 8月月1313日下午日下午4 4时时4040分左右，湖南省分左右，湖南省凤凰县在建沱江大桥凤凰县在建沱江大桥发生坍塌事故，已确发生坍塌事故，已确认造成认造成1414人死亡，人死亡，2222人受伤，现场施救工人受伤，现场施救工作正在紧张进行。作正在紧张进行。ll上述两个事件给我们什么启示？上述两个事件给我们什么启示？试验探究试验探究ll试验内容：试验内容：将课本张开分别竖直站立和人字形将课本张开分别竖直站立和人字形站立，哪一个站得牢？请分析原因。站立，哪一个站得牢？请分析原因。ll试验结果
14、：试验结果：如果仅从结构的稳定性角度分析，应如果仅从结构的稳定性角度分析，应当是人字形站得稳，因为它的支撑面更大，重心当是人字形站得稳，因为它的支撑面更大，重心更低。但实事是人字形站立不如竖直站立稳。更低。但实事是人字形站立不如竖直站立稳。 ll结果分析：结果分析：人字形站立不稳的原因有两个，其一人字形站立不稳的原因有两个，其一是人字形不稳定，底下容易张开；其二是人字形是人字形不稳定，底下容易张开；其二是人字形的两侧坡不够坚固，易塌陷，这属于结构强度的的两侧坡不够坚固，易塌陷，这属于结构强度的问题。那么，什么是结构的强度呢？问题。那么，什么是结构的强度呢？2 2、结构与强度、结构与强度ll结构
15、的强度结构的强度是指是指结构具有的抵抗被外力结构具有的抵抗被外力破坏的能力。破坏的能力。 以上两例属于物体的结构强度不够（抵抗不住外力的破坏）以上两例属于物体的结构强度不够（抵抗不住外力的破坏）（1 1）结构的强度）结构的强度ll稳定性稳定性稳定性稳定性是物体保持平衡状态的能力，是物体保持平衡状态的能力，是物体保持平衡状态的能力，是物体保持平衡状态的能力，强度强度强度强度是结构不被外力破坏的能力。是结构不被外力破坏的能力。是结构不被外力破坏的能力。是结构不被外力破坏的能力。（2 2）强度与稳定性的联系与区别）强度与稳定性的联系与区别）强度与稳定性的联系与区别）强度与稳定性的联系与区别ll在保持
16、结构不被破坏的情况下，结构能在保持结构不被破坏的情况下，结构能承受的应力越大，结构越强。承受的应力越大，结构越强。 （3 3 3 3）应力和强度的关系）应力和强度的关系）应力和强度的关系）应力和强度的关系ll【问题问题】为什么一根筷子容易折断，一为什么一根筷子容易折断，一把筷子不容易折断？。把筷子不容易折断？。 ll应力应力 F/SF/S其中其中F F为内力；为内力；S S为受力面积（横截面）为受力面积（横截面）【案例案例】分析三种支架的共性特点分析三种支架的共性特点ll采用三角形结构具有稳固性，可见结构的强度与采用三角形结构具有稳固性，可见结构的强度与结构的形状有关。结构的形状有关。 （4
17、4）影响结构强度的主要因素）影响结构强度的主要因素ll共性特点：三角形共性特点：三角形结构结构因素因素1 1：结构的形状：结构的形状ll【思考思考】哪种桥梁哪种桥梁与恐龙的结构有相与恐龙的结构有相似的受力特征？似的受力特征？ll 结构的外部形状结构的外部形状与恐龙结构力学相似的桥梁与恐龙结构力学相似的桥梁与恐龙结构力学相似的桥梁与恐龙结构力学相似的桥梁ll右图斜向支撑条是扁铁，右图斜向支撑条是扁铁，如果扁铁从竖着支撑改成如果扁铁从竖着支撑改成横着支撑会怎样？横着支撑会怎样？【案例分析案例分析】支架的支撑条支架的支撑条ll如右图所示，如果要加如右图所示，如果要加大支架的支撑力，通常大支架的支撑力
18、，通常改成那种形状的铁件制改成那种形状的铁件制作支架？作支架？ll以上分析说明了什么？以上分析说明了什么？ll结构的构件截面形状结构的构件截面形状 【案例分析案例分析案例分析案例分析】增加横梁的体量可以提高横梁的增加横梁的体量可以提高横梁的增加横梁的体量可以提高横梁的增加横梁的体量可以提高横梁的支撑力，那么，增加宽度与增加高度（厚度）支撑力，那么，增加宽度与增加高度（厚度）支撑力，那么，增加宽度与增加高度（厚度）支撑力，那么，增加宽度与增加高度（厚度）哪个更有效？哪个更有效？哪个更有效？哪个更有效？ll梁的支撑力与梁的宽度成正比，还与梁梁的支撑力与梁的宽度成正比，还与梁的厚度的立方成正比。因此
19、增加厚度更的厚度的立方成正比。因此增加厚度更有效。有效。ll因素因素2 2：材料：材料二战德国兵钢盔二战德国兵钢盔二战德国兵钢盔二战德国兵钢盔“ “凯夫拉凯夫拉凯夫拉凯夫拉” ”纤维头纤维头纤维头纤维头盔盔盔盔 案例分析案例分析ETFEETFE膜的强度膜的强度ll国际上建筑的膜结构多用不透明的国际上建筑的膜结构多用不透明的PTFEPTFE膜。膜。“水立方水立方”使用的是使用的是ETFEETFE膜（乙烯膜（乙烯- -四氟乙烯共聚物）四氟乙烯共聚物） ，这种，这种轻质新型材料，具有有效的热学性能和透光性，可调轻质新型材料，具有有效的热学性能和透光性，可调节室内环境，冬季保温、夏季散热，还能避免建筑
20、结节室内环境，冬季保温、夏季散热，还能避免建筑结构受到游泳中心内部环境的侵蚀。国内对这种薄膜结构受到游泳中心内部环境的侵蚀。国内对这种薄膜结构的理论研究近乎空白。经试验，构的理论研究近乎空白。经试验，ETFEETFE膜的防雹能力膜的防雹能力完全达到设计要求。完全达到设计要求。 【案例分析案例分析】混凝土中为什么一定要用钢筋？混凝土中为什么一定要用钢筋？ll混凝土耐压不耐拉，钢筋耐拉不耐压，二混凝土耐压不耐拉，钢筋耐拉不耐压，二者结合兼具两个优点。者结合兼具两个优点。 ll因素因素3 3：构件的连接方式：构件的连接方式ll【问题探讨问题探讨】混凝土浇注平台时，钢筋处在混凝土浇注平台时，钢筋处在上
21、中下的哪个位置为好？上中下的哪个位置为好？ 构件连接的类别构件连接的类别 ll铰连接：铰连接：被连接的被连接的构件在连接处不能构件在连接处不能相对移动，但可相相对移动，但可相对转动。对转动。 ll刚连接：刚连接：被连接的构被连接的构件在连接处既不能相件在连接处既不能相对移动，也不能相对对移动，也不能相对转动。转动。 铰连接具体铰连接具体有松螺栓、松铆等。有松螺栓、松铆等。构件连接的类别构件连接的类别 刚连接刚连接具体有榫接、胶接、焊接等。具体有榫接、胶接、焊接等。胶胶 接接构件连接的类别构件连接的类别 榫榫 接接【马上行动马上行动】P19-20P19-20，1 1、2 2、3 3ll1 1、粘
22、上强力胶、角落钉三角形构件、背、粘上强力胶、角落钉三角形构件、背后加衬板。后加衬板。ll2 2、刚连接刚连接、铰连接铰连接、铰连接铰连接ll3 3、第三种最好；第二种最差，因为只靠、第三种最好；第二种最差，因为只靠钉子的支撑力；第三种因为横梁被凿孔，钉子的支撑力；第三种因为横梁被凿孔，结构遭受一定的破坏，所以不如第三种结构遭受一定的破坏，所以不如第三种的受力强度大。的受力强度大。3 3 3 3、结构与功能、结构与功能、结构与功能、结构与功能 ll结构不仅是事物存在的一种形式，而且对事结构不仅是事物存在的一种形式，而且对事物的功能和作用产生着直接的影响，结构的物的功能和作用产生着直接的影响，结构
23、的改变可能导致功能的变化。改变可能导致功能的变化。ll【案例分析案例分析】P21-22P21-22自行车的结构与功能自行车的结构与功能ll【马上行动马上行动】列举生产生活中结构改变导致列举生产生活中结构改变导致功能改变的事例，并加以说明。功能改变的事例，并加以说明。 3 结构与功能结构与功能 结构不仅是事物存在的一种形式，而且对事物的结构不仅是事物存在的一种形式，而且对事物的功能和作用产生着直接影响。结构的变化可能导致功能功能和作用产生着直接影响。结构的变化可能导致功能的变化。的变化。 一种人力一种人力驱动驱动的冰上自行的冰上自行车车，有，有车车架、踏板曲柄、架、踏板曲柄、链链轮轮、前、前转转向向轴轴及后及后轴轴。其特点是。其特点是 在前在前转转向向轴轴的一端的一端处处装装有一只前冰刀，在后有一只前冰刀，在后轴轴的两端的两端对对称地称地刚刚性性联联接两个接两个倾倾斜的斜的盘盘状冰刀，从而形成一种三点支撑的可在冰面上前状冰刀，从而形成一种三点支撑的可在冰面上前进进、倒、倒退、前后滑行及刹退、前后滑行及刹车车的冰上自行的冰上自行车车。 残疾人专用电动车残疾人专用电动车
