四、结构的强度和稳定性试验

1、第一章结构与设计第二节探究结构纳溪中学 赵安华知识回顾1、什么是结构?2、结构分为哪三种类型?3、三种结构各有什么特点呢?结构指的是能承受一定应力（压强）的物体形态，可以抵抗引起形状、大小改变的外力实体结构实体结构：利用自身来承受荷载，主要承受压力。框架结构：通过条状物的连接来承受荷载，既可以承受压力又能承受拉力。壳形结构：通过壳形来传递力和承受荷载，特别是当壳形顶部受到压力时，它能将力均匀扩散。框架结构壳形结构通过前一节的学习，对结构的概念、结构的分类及结构的受力有了初步的认识 。本节内容主要包括结构的稳定性、结构的强度以及影响结构稳定性和强度的因素。这是高中通用技术课程技术与设计2（必修）

2、中的重要内容。本节课我们主要学习结构的稳定性，通过学习，要求能运用影响结构稳定性的因素来判断结构的稳定性，并对如何增加结构稳定性能提出正确方法。引 言结构欣赏比萨斜塔上海市贸中心北京鸟巢悉尼歌剧院国家大剧院刚才我们欣赏了形式多样、风格迥异的建筑，它们在发挥多种功能的同时，也给我们以美的享受。但建筑结构的隐患、缺陷、不稳定，也会给我们带来巨大的伤痛。重庆綦江彩虹桥事件1999年1月4日18时50分，重庆市綦江县彩虹桥发生整体垮塌，造成40人死亡，14人受伤，直接经济损失631万元。该桥于1994年5月开工，1996年2月竣工。塔科马海峡大桥塔科马海峡大桥位于美国华盛顿州塔科马海峡。第一座塔科马海

3、峡大桥，于1940年7月1日通车，四个月后戏剧性地被微风摧毁，这一幕正好被一支摄影队拍摄了下来，该桥因此声名大噪。撞击使候车亭倒塌大风吹倒树木广告牌被风吹倒生活中的现象工程事故超载使桥面倾斜这些事件给人们敲响了警钟，因此我们要探究结构的稳定性及强度，减少事故的发生。1、结构不倒稳定结构倒了不稳定2、什么叫结构的稳定性呢？ 3、影响结构稳定性的因素有哪些呢？ 结构的稳定性指结构在荷载的作用下维持其原有的平衡形式的能力因素一：结构的稳定性与结构的 有关拉伸压缩三角形木架和矩形木架三角形木架变形极小，而矩形木架变形大三角形构成稳定的结构活动：利用手中的课本，怎样让它更好的直立在桌面上活动：怎样让白纸

4、在桌上站立起来？形状试验：现象：结论：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。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。临时摆放的屏风为什么摆成“Z”字型，而不摆成一字型与地面的接触面构成稳定的三角形 建筑中广泛运用了三角形的稳定性。房子、桥梁的

5、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普遍地采用。三角形稳定性的应用：因素二：结构的稳定性与 有关落地电风扇或者落地灯，它们都有一个比较大的底座。结构的底座越大，结构与地面接触所形成的支撑面越大，越稳定。试验：轻推直立、倒立的矿泉水瓶，哪个稳定性更好？因素二：结构的稳定性与 有关支撑面积现象：倒立的更容易倒。结论：支撑面积越大越稳定为什么大坝的横截面积总是建成梯形

6、的？为什么许多课桌椅的支撑脚要做成往外倾斜的？接触面与支撑面有区别吗？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的点的连线与地面构成的面支撑面接触面静态自行车是如何保持稳定的？双脚支撑的支撑架与地面之间有两个接触点，这两个点与前轮和地面的接触点构成三点支撑形式，增大了支撑面积。单脚支撑形式的支撑脚和地面的接触点与前、后轮和地面之间的接触点共同构成三点支撑，在地面形成支撑面ABC。它的稳定程度取决于单脚支撑架的倾斜度，在一定范围内，支撑架与地面的夹角越小(自行车的车身越斜)， ABC的面积越大，自行车稳定性越好。思考：如何不借助其它物品，让煮熟的鸡蛋竖立在光滑的桌面上？因素三：

7、结构的稳定性与 有关不倒翁为什么不倒？重心位置试验：如果在它脖子上挂上重物，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，所以不倒现象：往它脖子上挂重物，当达到一定数量时，它的重心位置升高了，不倒翁就不再是不倒翁了。结论：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。仔细观察它们有何特点？独脚茶几的高度设计得比较低，底座采用较重的材料(如大理石)，台面采用比底座轻的材料(如木材)，使茶几的重心降低，以提高稳定性。想一想：除了支撑面积不同以外，还有什么因素影响它们的稳定性绥中斜塔护珠斜塔定林寺斜塔比萨斜塔因素四：结构的稳定性与 有关 松江斜塔为何斜而不倒？重心

8、垂线落地点是否在结构支撑面的范围内。重心的垂线位置与稳定性示意图因素四：结构的稳定性与 有关 结构的稳定性在日常生活的应用结构的稳定性在日常生活中有着广泛的应用：一方面人们利用稳定性的结构抵抗外力、承受负载，另一方面又利用不稳定的结构实现某些功能。如在地震多发地区，人们将啤酒瓶之类的物体倒置在地上，利用这一不稳定的结构实现预报地震的功能。跨栏、跳高的标杆我国东汉时代科学家张衡发明的地震仪小结1、结构的稳定性指的是：结构在荷载的作用下维持其原有的平衡形式的能力2、影响结构稳定性的因素有：（1）结构的几何形状三角形构成稳定的结构（2）结构与地面构成的支撑面积越大，结构越稳定（3）结构的重心越低，结

9、构越稳定（4）结构稳定性的基本条件：重心垂线应落在结构支撑面内。探究活动1：设计一个稳定的结构用一根80cm的铁丝制作一个简易的结构，形状随意，顶端挂一个50克的钩码，挂钩高度不低于15cm。把做好的结构放在木板上，倾斜木板，测试结构是否倾倒（稳定），如果滑动可用其它物体档住结构的下部分。注意：设计结构时充分考虑影响结构稳定性的几个因素探究活动2：活动探究结构与设计用积木搭建桌子、人字梯、相框、蓝球架等探究影响这些结构稳定性的因素。 在地震过后，很多建筑物都倒塌了，有少数却依然屹立，这说明这些不倒的建筑要牢固些，抵抗外力的能力更强些，这就是我们下节课要学习的内容结构的强度。评测练习：1、结构的稳定性是指 。2、结构的稳定的基本条是 。3、结构的稳定性与它的、和 密切相关。4、不倒翁“不倒”的主要原因是（）A、构成其材料的强度大B、其形状的美观性较好C、其底部接触面积小D、其重心低，底部接触面是光滑的弧面5、四川汶川“5.12”在地震之后，很多人担心余震，便在自己家里装一个感应地震的仪器，这个仪器很简单，甚至说不上