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穩(wěn)固結(jié)構(gòu)的探析
哪個(gè)更危險(xiǎn)？
請(qǐng)你思考
不倒翁為什么不會(huì)倒？
一、什么是結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性？
結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性是指結(jié)構(gòu)在外力作用下維持其原有平衡狀態(tài)的能力。
這種性質(zhì)是結(jié)構(gòu)的重要性質(zhì)之一，也是一個(gè)結(jié)構(gòu)能夠安全、正常發(fā)揮其作用（功能）的前提。
媒體曾經(jīng)報(bào)導(dǎo)了某地有21幢樓房一天到晚搖晃，造成這些居民沒有安全感，后來查明是附近的鍛造廠在進(jìn)行鍛壓工作時(shí)引起的。
結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性
結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性大小的度量
一個(gè)結(jié)構(gòu)，使其失去原有平衡狀態(tài)的力越大就說明這個(gè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性越好，維持原有平衡狀態(tài)的能力越強(qiáng)；反之，則穩(wěn)定性不好，維持原有平衡狀態(tài)的能力越弱。
二、影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素
探究1：如下兩圖為同一個(gè)拍攝支架，分析哪種結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定？為什么？
結(jié)論1：
結(jié)構(gòu)重心位置的影響(重心低，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性更好)。
結(jié)構(gòu)重心的位置高低影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的結(jié)論成立是有條件的，條件是：結(jié)構(gòu)重心所在點(diǎn)的垂線是否落在結(jié)構(gòu)底面的范圍內(nèi)，落在底面范圍內(nèi)就是穩(wěn)定的，反之就會(huì)不穩(wěn)定。
探究2：有如下兩個(gè)紙杯平放在桌上，分析哪個(gè)紙杯更穩(wěn)定？為什么？
結(jié)論2：
結(jié)構(gòu)底座的影響(與地面接觸所形成的支撐面越大，結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性越好)。
A
B
C
探究3：在老師用20個(gè)麻將子按不同的方式壘出同樣高的三堵墻，請(qǐng)同學(xué)們用所學(xué)的知識(shí)，試分析哪堵結(jié)構(gòu)的墻最容易被推倒？
結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與結(jié)構(gòu)的形狀有關(guān)。
結(jié)論3：
課外拓展：三角形和四邊形那個(gè)結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定？
影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素
影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性
的三大因素
結(jié)構(gòu)的重心位置
結(jié)構(gòu)與地面接觸形成的支撐面的大小
結(jié)構(gòu)的形狀
其他因素
如下三種靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖，分析它們受到的外力有哪些？不穩(wěn)定的主要原因是什么？并填入下表。
三、靜態(tài)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析
結(jié) 構(gòu) 受到的外力 不穩(wěn)定的主要原因
廣告牌
落地?zé)?br/>水 桶
重力、風(fēng)力
重心偏高、風(fēng)過大
重力、推力
底座不夠重，支承面不夠大，重心偏高
重力、推力
支撐面較小，重心偏高
四、運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
穩(wěn)定性既然是指結(jié)構(gòu)在外力作用下維持平衡狀態(tài)的能力，而由物理學(xué)我們知道，平衡狀態(tài)包含靜止的平衡與運(yùn)動(dòng)的平衡兩種狀態(tài)。因此結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性除有靜態(tài)穩(wěn)定性外還有動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。并且結(jié)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的穩(wěn)定性與靜止時(shí)是不同的。
陀螺
槍膛
五、不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的應(yīng)用
并不是不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)都是不好的結(jié)構(gòu)，在有些領(lǐng)域，人們利用不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)某些功能。
思考4：列舉出生產(chǎn)和生活中有哪些利用不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的事例？
例如：地震儀、硬幣豎放、多米諾骨牌、站在球體或圓柱體上進(jìn)行雜技平衡表演等。
抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度……
結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度
什么是結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度？
結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度：結(jié)構(gòu)具有的抵抗被外力破壞的能力。
構(gòu)件——組成一個(gè)較復(fù)雜結(jié)構(gòu)的不同部分
應(yīng)力——構(gòu)件的單位截面上所產(chǎn)生的內(nèi)力
σ＝F/S
構(gòu)件強(qiáng)度的衡量指標(biāo)
結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與什么因素有關(guān)？
探究一：寬度厚度相同的紙條與鋼條的抗彎或抗扭強(qiáng)度一樣嗎？
結(jié)論1：結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與材料有關(guān)。
一字形 L形 U形
測(cè)量數(shù)值
在所有的構(gòu)件梁中，一字形的強(qiáng)度是最弱的；U形梁的強(qiáng)度最大；L形梁的強(qiáng)度介于中間。
探究二：不同截面形狀的構(gòu)件做成的梁的抗彎強(qiáng)度是否一樣？
單螺栓連接 雙螺栓連接
支撐量
　　放很少的書本就把單螺栓連接的支架壓垮，但幾乎把現(xiàn)場(chǎng)的所有書本加上也不能把用雙螺栓連接的支架壓垮。
探究三：采用不同連接方式的構(gòu)架的抗壓強(qiáng)度對(duì)比。
不同形狀的結(jié)構(gòu)在生活中的應(yīng)用
不同材料構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，其強(qiáng)度各不相同。一座橋梁通常由多種材料制成，其結(jié)構(gòu)也有多種方式，那么各個(gè)不同的構(gòu)件是如何連接的呢？
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)。
結(jié)構(gòu)的連接
連接方式
鉸連接
剛連接
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。
鉸連接
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。
鋼連接
膠接
榫接
結(jié)構(gòu)與功能
結(jié)構(gòu)對(duì)事物的功能和作用產(chǎn)生著直接的影響，結(jié)構(gòu)的改變可能導(dǎo)致功能的改變。
多功能螺絲刀
自行車發(fā)展歷程
不同結(jié)構(gòu)的自行車功能也不盡相同
課堂小結(jié)
一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的三個(gè)因素：重心位置、支撐面積的大小和結(jié)構(gòu)的形狀
二、結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度
影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的三因素：結(jié)構(gòu)的形狀、結(jié)構(gòu)的材料與連接
三、結(jié)構(gòu)與功能
結(jié)構(gòu)的改變可能導(dǎo)致功能的改變
謝 謝

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