1.2穩(wěn)固結(jié)構(gòu)的探析完整版課件

1、課題引入臺(tái)風(fēng)過后的樹和廣告牌第1頁，共86頁。課題引入倒地的摩托車和三輪車第2頁，共86頁。課題引入第3頁，共86頁。第4頁，共86頁。第5頁，共86頁。印度閱兵第6頁，共86頁。課題引入為什么廣告牌東倒西歪？ 摩托車、三輪車會(huì)翻到？物體受到外力作用，原有的平衡狀態(tài)被打破而出現(xiàn)的不穩(wěn)定現(xiàn)象。第7頁，共86頁。課題引入穩(wěn)固結(jié)構(gòu)的探析結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度結(jié)構(gòu)與功能第8頁，共86頁。學(xué)習(xí)目標(biāo)1、能通過技術(shù)試驗(yàn)分析影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和強(qiáng)度的因素。2、理解結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系。3、激發(fā)創(chuàng)新思維，養(yǎng)成創(chuàng)新意識(shí)。第9頁，共86頁。重點(diǎn)(考點(diǎn)）影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性的主要因素。第10頁，共86頁。1、結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性結(jié)

2、構(gòu)的穩(wěn)定性 指結(jié)構(gòu)在荷載的作用下維持其原有平衡狀態(tài)的能力。它是結(jié)構(gòu)的重要性質(zhì)之一。第11頁，共86頁。結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性第12頁，共86頁。結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性案例分析第13頁，共86頁。魁北克大橋坍塌事件 (1907年8月29日 )結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性第14頁，共86頁。結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性戴高樂機(jī)場(chǎng)倒塌事件（2004年5月23日) 第15頁，共86頁。在桌子上放置4個(gè)礦泉水瓶，一個(gè)裝半瓶水、正立，一個(gè)不裝水、正立，另一個(gè)不裝水倒立，第4個(gè)裝半瓶水、倒立。用同樣大小的風(fēng)同時(shí)吹這4個(gè)瓶子，看看哪一個(gè)先倒，哪一個(gè)最穩(wěn)定。實(shí)驗(yàn)探究1結(jié)果倒立的空瓶最先倒，正立、裝半瓶水的瓶子最穩(wěn)定第16頁，共86頁。第17頁，共86頁。影響結(jié)構(gòu)

3、穩(wěn)定性的主要因素不倒翁為何不倒呢？重心低在不倒翁上部套上幾個(gè)鐵環(huán)會(huì)怎么樣呢？第18頁，共86頁。結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性馬上行動(dòng)課本P11重力風(fēng)力說明下列物體有可能因受哪些力的作用而出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象，并根據(jù)你的生活經(jīng)驗(yàn)，簡(jiǎn)要說明原因？物體受到的外力不穩(wěn)定的主要原因重心偏高，風(fēng)太大。靜止放置的自行車第19頁，共86頁。結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性馬上行動(dòng)課本P11重力碰撞說明下列物體有可能因受哪些力的作用而出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象，并根據(jù)你的生活經(jīng)驗(yàn)，簡(jiǎn)要說明原因？物體受到的外力不穩(wěn)定的主要原因底座不夠重，重心偏高。落地?zé)舻?0頁，共86頁。影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素獨(dú)腳茶幾為何能穩(wěn)定？茶幾高度設(shè)計(jì)比較低；底座采用較重的材料；臺(tái)面采用比

4、底座輕的材料。重心低第21頁，共86頁。影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素比薩斜塔是意大利比薩城大教堂的獨(dú)立式鐘樓，位于意大利托斯卡納省比薩城北面的奇跡廣場(chǎng)上比薩斜塔從地基到塔頂高58.36米，從地面到塔頂高55米，鐘樓墻體在地面上的寬度是4.09米，在塔頂寬2.48米，總重約14453噸，重心在地基上方22.6米處。圓形地基面積為285平方米，對(duì)地面的平均壓強(qiáng)為497千帕。傾斜約10%，即5.5度，偏離地基外沿2.5米，頂層突出4.5米。1174年首次發(fā)現(xiàn)傾斜第22頁，共86頁。比薩斜塔為什么不倒塌？塔體重心的垂點(diǎn)位于塔的底座范圍內(nèi)。第23頁，共86頁。影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素（1）、結(jié)構(gòu)的重心重心越

5、低，穩(wěn)定性越好；重心越高，穩(wěn)定性越差。重心所在點(diǎn)的垂線落在結(jié)構(gòu)底面的范圍內(nèi)，就是穩(wěn)定的，不會(huì)出現(xiàn)傾倒。試一試：如果你是設(shè)計(jì)師，現(xiàn)在要你設(shè)計(jì)一個(gè)新產(chǎn)品，你應(yīng)該怎么樣根據(jù)結(jié)構(gòu)的重心這個(gè)因素，使這個(gè)產(chǎn)品有比較好的穩(wěn)定性呢？第24頁，共86頁。實(shí)驗(yàn)探究2 拿一本書，讓它直立在桌面上，它馬上傾倒了，顯然，其穩(wěn)定性不好。同樣的一本書，把它的下端各書頁展開一定的角度，仍舊將它直立在桌面上，它就能很好的挺立住。第25頁，共86頁。結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性馬上行動(dòng)課本P11重力碰撞說明下列物體有可能因受哪些力的作用而出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象，并根據(jù)你的生活經(jīng)驗(yàn)，簡(jiǎn)要說明原因？物體受到的外力不穩(wěn)定的主要原因與地面接觸所形成的支撐面較小

6、，重心偏高。底小口大的空竹簍第26頁，共86頁。 為什么許多課桌椅的支撐腳要做成往外傾斜？想一想：這是為了進(jìn)一步增大與地面接觸所形成的支撐面積，增加穩(wěn)定性。第27頁，共86頁。影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素高塔為什么一般上面很小，下端面積很大？第28頁，共86頁。想一想：為什么大壩的橫截面總是建成梯形的？第29頁，共86頁。大壩需要承受很大的力的作用，如自身的重力，水的沖擊力、壓力等等，要起到防洪的作用，大壩必須要求非常穩(wěn)固。大壩建成梯形，增大了與地面接觸所形成的支撐面，支撐面越大越堅(jiān)實(shí)，穩(wěn)定性就越好。第30頁，共86頁。注意：支撐面接觸面。接觸面:是物體與地面接觸形成的面。支撐面:是物體與地面接觸

7、形成支撐點(diǎn)的連線與地面構(gòu)成的面。第31頁，共86頁。影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素（）、結(jié)構(gòu)與地面接觸形成的支撐面的大小支撐面越大越穩(wěn)定，越小越不穩(wěn)定。思考：如果你是設(shè)計(jì)師，現(xiàn)在要你設(shè)計(jì)一個(gè)新產(chǎn)品，你應(yīng)該怎么樣利用支撐面的影響這個(gè)因素，使這個(gè)產(chǎn)品有比較好的穩(wěn)定性呢？我能行！第32頁，共86頁。影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素照相機(jī)、攝像機(jī)為什么用三角架支撐而不用四角架？五角架？三角支架與地面有三個(gè)接觸點(diǎn)，形成的三角形結(jié)構(gòu)使照相機(jī)的支撐架更容易穩(wěn)定。第33頁，共86頁。第34頁，共86頁。影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素馬上行動(dòng)課本P12人們利用梯子可以登高。請(qǐng)分析A字形梯載人時(shí)能穩(wěn)定的原因，如果沒有梯子中間的拉桿將

8、會(huì)怎么樣？拉桿A字形梯的兩邊支腳分別與地面形成較大的支撐面，中間由拉桿固定，當(dāng)人站上梯子時(shí)，人和梯子重心的垂線落在四個(gè)支撐腳形成的底面范圍內(nèi)。因?yàn)橹蚊娲?，人稍有傾斜，重心的垂線仍在支撐面內(nèi)，所以結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定的。如果沒有中間的拉桿，人站上梯子時(shí)，兩梯腳會(huì)向外滑動(dòng)，A字形結(jié)構(gòu)被破壞，失去平衡，梯上的人就會(huì)跌落下來。第35頁，共86頁。影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素（）、結(jié)構(gòu)的形狀結(jié)構(gòu)的形狀不同，其穩(wěn)定性也不同。三角形是框架結(jié)構(gòu)中最基本的形狀之一，它結(jié)實(shí)、穩(wěn)定，所用材料最少。兩條腿的板凳能穩(wěn)定嗎？有三條腿，但在同一直線上能穩(wěn)定嗎？第36頁，共86頁。影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素案例分析單腳支撐支撐架與地面之間

9、有一個(gè)接觸點(diǎn)，前后輪與地面之間有兩個(gè)接觸點(diǎn)，三個(gè)接觸點(diǎn)構(gòu)成三點(diǎn)支撐形式，自行車重心落在三個(gè)接觸點(diǎn)構(gòu)成的支撐面內(nèi)，所以自行車是穩(wěn)定的。靜態(tài)的自行車是如何保持穩(wěn)定的？第37頁，共86頁。影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素案例分析單腳支撐支撐腳與地面的接觸點(diǎn)A與前、后輪與地面的接觸點(diǎn)B、C構(gòu)成三點(diǎn)支撐，在地面形成ABC。靜態(tài)的自行車是如何保持穩(wěn)定的？ABC自行車的重心能否落在ABC內(nèi)取決于單腳支撐架的傾斜度。在一定范圍內(nèi)，支撐架與地面的夾角越小（自行車的車身越斜），ABC的面積越大，自行車的重心越容易落在三角形內(nèi)，穩(wěn)定性越好。第38頁，共86頁。影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素馬上行動(dòng)課本P13電動(dòng)自行車常見的一種支

10、撐形式如圖，請(qǐng)分析：支撐點(diǎn)與地面構(gòu)成的幾何形狀前、后輪的受力重心位置穩(wěn)定情況三角形穩(wěn)定重心落在兩支撐點(diǎn)與前輪與地面的接觸點(diǎn)構(gòu)成的三角形中前輪著地，后輪不受力第39頁，共86頁。影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素生活中我們有這樣的經(jīng)驗(yàn)，一個(gè)物體要有三個(gè)支撐點(diǎn)才能穩(wěn)定，如果只有兩個(gè)就會(huì)倒下。但是我們也看到過這樣的現(xiàn)象：第40頁，共86頁。影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素靜止時(shí)傾倒高速旋轉(zhuǎn)立起來物體在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)中和在靜止?fàn)顟B(tài)中穩(wěn)定條件是不同的。第41頁，共86頁。影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素探究自行車在騎動(dòng)時(shí)，只有兩個(gè)支撐點(diǎn)，卻不會(huì)倒下的原因？一個(gè)旋轉(zhuǎn)物體的旋轉(zhuǎn)軸所指的方向在不受外力影響時(shí)，是不會(huì)改變的。車輪轉(zhuǎn)的越快越不容

11、易倒，因?yàn)檐囕S有一股保持水平的力量。另外，人在反復(fù)練習(xí)后，掌握了隨時(shí)平衡車體平穩(wěn)的能力也是一個(gè)比較重要的原因。第42頁，共86頁。影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素思考在汽車制造業(yè)中，利用殼體結(jié)構(gòu)和薄鋼板材制造汽車的車體，而不用框架結(jié)構(gòu)或較厚的鋼板，原因是什么？現(xiàn)在的汽車是框架和殼體結(jié)構(gòu)的組合。殼體結(jié)構(gòu)表面能分散所受的力，在同樣的安全性下，與單純的框架結(jié)構(gòu)比相比，可以使用更薄的鋼板材，使車體質(zhì)量較小，重心下移。第43頁，共86頁。影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素材料也是影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素。汽車的制造材料：鋼鐵鋁合金（塑料） 碳纖維第44頁，共86頁。影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性在日常生活中有著廣泛的應(yīng)

12、用，一方面人們利用穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)抵抗外力、承受負(fù)載，另一方面又利用不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)某些功能。例如：地震多發(fā)地區(qū)，人們利用倒置的啤酒瓶來預(yù)報(bào)地震。第45頁，共86頁。影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性在日常生活中有著廣泛的應(yīng)用，一方面人們利用穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)抵抗外力、承受負(fù)載，另一方面又利用不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)某些功能。例如：推拉式防盜門/窗第46頁，共86頁。影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性在日常生活中有著廣泛的應(yīng)用，一方面人們利用穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)抵抗外力、承受負(fù)載，另一方面又利用不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)某些功能。例如：推拉戶外晾衣架第47頁，共86頁。影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素利用偏心輪等質(zhì)量不均勻的旋轉(zhuǎn)件，在高速

13、運(yùn)動(dòng)時(shí)不穩(wěn)定，引起很大的跳動(dòng)，人們利用這個(gè)原理制作了按摩器。第48頁，共86頁。小結(jié)：影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素主要有 1、重心位置的高低 2、 結(jié)構(gòu)與地面接觸所形成的支撐面的大小 3、 結(jié)構(gòu)的形狀第49頁，共86頁。實(shí)驗(yàn)探究請(qǐng)一位同學(xué)用大小基本上相同的力拉粗細(xì)不同的線或者銅絲，觀察哪種線或者銅絲易斷？現(xiàn)象：細(xì)線易拉斷，粗線不易拉斷。 拉斷同樣粗細(xì)的銅絲所用的力氣要大。結(jié)論：結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與其大?。ù旨?xì)）有關(guān)；不同的材料其結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度不一樣。第50頁，共86頁。2.結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度還記得什么叫應(yīng)力嗎? 應(yīng)力是構(gòu)件的單位橫截面上所產(chǎn)生的內(nèi)力。 即 =F/s 當(dāng)應(yīng)力達(dá)到某一極限值時(shí), 結(jié)構(gòu)就會(huì)遭到破壞。第51頁

14、，共86頁。結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度:是指結(jié)構(gòu)具有的抵抗被外力破壞的能力。P17馬上行動(dòng)脆性塑料桿易斷中間有焊接縫的鋼管易壞不同的材料的抗拉性能不同構(gòu)件的連接方式不同第52頁，共86頁。結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與材料有關(guān)紙杯塑料杯鋼杯第53頁，共86頁。因素1.結(jié)構(gòu)的材料 第54頁，共86頁?；炷嗤辽瞄L(zhǎng)抗壓力，而鋼筋擅長(zhǎng)抗拉力第55頁，共86頁。黃伯云 黃伯云研制的飛機(jī)剎車片 (高性能炭/炭復(fù)合材料制成 )第56頁，共86頁。因素2.結(jié)構(gòu)的形狀: 三角形是框架結(jié)構(gòu)中最基本的形狀之一,它結(jié)實(shí)、穩(wěn)定，所用材料最少。 第57頁，共86頁。結(jié)構(gòu)的形狀對(duì)強(qiáng)度的影響有兩點(diǎn)：一是結(jié)構(gòu)的外部形狀二是結(jié)構(gòu)的構(gòu)件截面形狀。結(jié)構(gòu)的外形相同，構(gòu)

15、件的截面不一樣，其強(qiáng)度不一樣，如A字形梯的構(gòu)件。第58頁，共86頁。第59頁，共86頁。小實(shí)驗(yàn)1：第60頁，共86頁。結(jié)構(gòu)的連接是指通過一定的連接物將構(gòu)件組成整體結(jié)構(gòu)。不同的材料有不同的連接方式。連接方式不同，結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度也不同，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接方式：1）鉸連接：被連接的構(gòu)件在連接處不能相對(duì)移動(dòng)，但可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，具體有松螺栓、松鉚等。因素3：構(gòu)件之間的連接方式第61頁，共86頁。鉸連接：被連接的構(gòu)件在連接處不能相對(duì)移動(dòng)，但可以相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，具體有松螺栓、松鉚等。第62頁，共86頁。第63頁，共86頁。 剛連接：被連接的構(gòu)件在連接處不能相對(duì)移動(dòng)，也不能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，具體有榫接、膠接、焊接等。膠接榫接第64頁，

16、共86頁。榫接焊接第65頁，共86頁。第66頁，共86頁。1對(duì)一個(gè)用4根小木條釘成的相片框,使它更牢固的做法是什么?用膠水加固連接部位，在不影響功能的前提下，對(duì)角線方向增加木條2在自行車各部件之間的連接中,三角架屬于 剛 連接；剎車連桿之間屬于 鉸 連接；輻條與鋼圈之間屬于剛 連接。 第67頁，共86頁。比較左圖中同一結(jié)構(gòu)的幾種連接方式,請(qǐng)預(yù)言哪種連接方式的強(qiáng)度更好。第68頁，共86頁。探究：p020為什么礦泉水瓶表面上有若干凸起的橫向紋路，它的作用是什么? 一是增加瓶子的強(qiáng)度，受力不易變形；二是增大手與瓶子之間的摩擦力，容易握住。第69頁，共86頁。小結(jié)：影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的主要因素 結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與

17、結(jié)構(gòu)的形狀、使用的材料、構(gòu)件之間的連接方式等因素有密切的關(guān)系。第70頁，共86頁。3.結(jié)構(gòu)與功能結(jié)構(gòu)不僅是事物存在的一種形式，而且對(duì)事物的功能和作用產(chǎn)生著直接影響。結(jié)構(gòu)的變化可能導(dǎo)致功能的變化。多功能起子瑞士軍刀第71頁，共86頁。載重自行車第72頁，共86頁。斜梁女式輕便自行車第73頁，共86頁。山地自行車第74頁，共86頁?？烧郫B自行車第75頁，共86頁。童車第76頁，共86頁。背包自行車背車去旅行第77頁，共86頁。第78頁，共86頁。躺臥式自行車概念設(shè)計(jì)第79頁，共86頁。未來的自行車會(huì)是什么？等待同學(xué)們?nèi)ピO(shè)計(jì)去創(chuàng)新！第80頁，共86頁。本節(jié)知識(shí)要點(diǎn)小結(jié)1、結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性指結(jié)

18、構(gòu)在荷載的作用下維持其原有平衡狀態(tài)的能力。影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素主要有重心位置的高低、 結(jié)構(gòu)與地面接觸所形成的支撐面的大小、 結(jié)構(gòu)的形狀等。2、結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度是指結(jié)構(gòu)具有的抵抗被外力破壞的能力.影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的主要因素有結(jié)構(gòu)的形狀、使用的材料、構(gòu)件之間的連接方式等。3、結(jié)構(gòu)與功能第81頁，共86頁。課堂練習(xí)1、分析下列物體的結(jié)構(gòu)類型，判斷哪個(gè)不屬于殼體結(jié)構(gòu)。（ ）A、西瓜 B、圓形陶瓷飾品 C、貝類 D、金字塔2、吊蘭支撐架使用三角形支架結(jié)構(gòu)，而不用由一根直桿挑起的結(jié)構(gòu)，這說明以下哪個(gè)因素（ ）影響著結(jié)構(gòu)強(qiáng)度？A、材料 B、形狀 C、構(gòu)件 D、連接方式DB第82頁，共86頁。3、走鋼絲的人手上拿著一條長(zhǎng)棒的目的是（ ）A、美觀 B、重心低 C、保護(hù) D、支撐4 下列結(jié)構(gòu)是受自然界事物結(jié)構(gòu)啟發(fā)而產(chǎn)生的（ ）A、口杯 B、衣服 C、飛機(jī) D、手表5、可以用受力結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性來解釋的事實(shí)是( )A 拔河的繩子斷裂 B 廣告牌被臺(tái)風(fēng)吹倒 C