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高二—粵教版—通用技術(shù)—必修二第一章
第二節(jié) 探究結(jié)構(gòu)（一）
基礎(chǔ)知識(shí)回顧
一、感知不同的結(jié)構(gòu)：
自然界的結(jié)構(gòu)、人類(lèi)創(chuàng)造的結(jié)構(gòu)
二、認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)與力：
構(gòu)件的變形形式、結(jié)構(gòu)受力分析
基礎(chǔ)知識(shí)回顧
三、結(jié)構(gòu)的分類(lèi)
（一）實(shí)體結(jié)構(gòu)
（二）框架結(jié)構(gòu)
（三）殼體結(jié)構(gòu)
上部框架結(jié)構(gòu)，
橋墩實(shí)體結(jié)構(gòu)。
組合結(jié)構(gòu)
學(xué)習(xí)目標(biāo)
一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及其影響因素
二、結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及其影響因素
側(cè)翻的貨車(chē)
吹倒的廣告牌
整體歪倒的樓房
翻倒的高速路
結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性是指結(jié)構(gòu)在荷載的作用下維持其原有平衡形式的能力。
一、什么是結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
結(jié)論：結(jié)構(gòu)的幾何形狀影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
思考：下面兩種結(jié)構(gòu)哪種更穩(wěn)定？為什么？
四邊形
三角形
建筑上常用的桁架
空調(diào)支架
？
結(jié)論：
重心位置影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
重心越低，穩(wěn)定性越好；
重心越高，穩(wěn)定性越差。
探究一：礦泉水瓶穩(wěn)定性試驗(yàn)
實(shí)踐要求：將一瓶礦泉水瓶放置于桌面的木板上，慢慢傾斜木板，直到瓶體傾倒為止。觀察并嘗試分析傾倒的原因。
探究一：礦泉水瓶穩(wěn)定性試驗(yàn)
實(shí)踐要求：將一瓶礦泉水瓶放置于桌面的木板上，慢慢傾斜木板，直到瓶體傾倒為止。觀察并嘗試分析傾倒的原因。
探究一：礦泉水瓶穩(wěn)定性試驗(yàn)
探究結(jié)論：重心垂線落在支撐面內(nèi),物體才穩(wěn)定。
1
2
3
斜而不倒的比薩斜塔
探究一：礦泉水瓶穩(wěn)定性試驗(yàn)
實(shí)踐要求：將兩瓶礦泉水瓶，正立放置和倒立放置，用相同的力輕輕一推，看哪一個(gè)先倒下？
探究一：礦泉水瓶穩(wěn)定性試驗(yàn)
實(shí)踐要求：將兩瓶礦泉水瓶，正立放置和倒立放置，用相同的力輕輕一推，看哪一個(gè)先倒下？
探究一：礦泉水瓶穩(wěn)定性試驗(yàn)
實(shí)踐要求：將兩瓶礦泉水瓶，正立放置和倒立放置，用相同的力輕輕一推，看哪一個(gè)先倒下？
探究結(jié)論：結(jié)構(gòu)的支撐面積越大，結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性越好。
A形梯
高壓線架
埃菲爾鐵塔
落地風(fēng)扇
落地?zé)?br/>支撐面和接觸面
接觸面
支撐面
接觸面:是物體與地面接觸形成的面。
支撐面:是物體與地面接觸形成支撐點(diǎn)的連線與地面構(gòu)成的面。
影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素
結(jié)構(gòu)的重心位置
結(jié)構(gòu)的形狀
支撐面面積的大小
三大因素
其它
高低
重心垂線
分析跨欄架的穩(wěn)定性：
如果跨欄架放反了，人在跨欄跑時(shí)會(huì)發(fā)生什么？
思考：是不是所有結(jié)構(gòu)都應(yīng)該保證穩(wěn)定？
翹翹板
設(shè)計(jì)一個(gè)結(jié)構(gòu)，除了考慮結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，還要考慮什么因素？
如何評(píng)價(jià)一個(gè)結(jié)構(gòu)的抗荷載能力？
結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度：結(jié)構(gòu)具有抵抗被破壞的能力。
內(nèi)力：當(dāng)結(jié)構(gòu)構(gòu)件受到外力的作用時(shí)，構(gòu)件產(chǎn)生變形，內(nèi)部各質(zhì)點(diǎn)之間的相互作用發(fā)生改變，產(chǎn)生一種抵抗外力與形變的力，稱(chēng)為內(nèi)力。
外力越大，則構(gòu)件的內(nèi)力越大。當(dāng)內(nèi)力達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，構(gòu)件就會(huì)被破壞。
外力
外力
內(nèi)
力
探究二：折木條試驗(yàn)
實(shí)踐要求：用材料相同、大小一樣的木條，分別折1根、5根、10根木條。
探究二：折木條試驗(yàn)
實(shí)踐要求：用材料相同、大小一樣的木條，分別折1根、5根、10根木條。
探究結(jié)論：外力和材料不變的情況下，構(gòu)件的破壞程度還與它的橫截面面積有關(guān)。
應(yīng)力：構(gòu)件單位橫截面上所產(chǎn)生的內(nèi)力就是應(yīng)力。
可用如下關(guān)系式表示：
結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與應(yīng)力
σ =
N
A
σ— 應(yīng)力 (單位：Pa)
N — 內(nèi)力（單位：N）
A — 橫截面面積（單位：m )
在內(nèi)力不變的情況下，構(gòu)件的橫截面面積越大，應(yīng)力越小，危險(xiǎn)性就越小。
案例分析：建筑物的支柱應(yīng)力計(jì)算
如下圖是一混凝土方柱的示意圖，支柱橫截面為邊長(zhǎng)L=400mm的正方形，支柱頂受軸向壓力P=45kN，支柱重力G=22kN，求支柱的底截面l-l上的應(yīng)力。
解：P+G-N=0
N=P+G=45kN+22kN=67000N
σ= = =418750N/m ≈0.419MPa
N
A
6700N
0.4m×0.4m
N
G
P
思考：為什么拔河比賽時(shí)繩子都是多股扭絞在一起的
拔河時(shí)的場(chǎng)面
結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與哪些因素有關(guān)？
混凝土中放鋼筋
荷載
混凝土梁受力結(jié)構(gòu)圖
探究三：不同形狀紙的強(qiáng)度試驗(yàn)
實(shí)踐要求：將一張平坦展開(kāi)的A4紙兩邊支撐起來(lái)，在紙上面豎著放一支筆（如圖1）；參照（如圖2），將一張A4紙折疊成可伸縮的形狀，同樣將紙兩邊支撐起來(lái)，在紙上面豎著放筆，放礦泉水瓶。
圖1
圖2
探究結(jié)論：構(gòu)件的形狀影響結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。
工形橫梁
角鋼
不同截面形狀，相同橫截面積強(qiáng)度排列順序
礦泉水瓶
橫向凸起的紋路增加強(qiáng)度
貨車(chē)箱
平行分布的肋條增加強(qiáng)度
影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的因素：結(jié)構(gòu)的材料、結(jié)構(gòu)的形狀。
回顧與總結(jié)
選擇題
1.家用落地風(fēng)扇的底座一般做得比較重，這是為了（ ）。
A.增加風(fēng)扇的強(qiáng)度
B.增加風(fēng)扇的穩(wěn)定性
C.安裝電線的需要
D.更加美觀
答案：B。家用落地風(fēng)扇的底座一般做得比較重,可降低重心，增加結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
選擇題
2.當(dāng)你設(shè)計(jì)一個(gè)結(jié)構(gòu)，想使其更穩(wěn)定，下列哪個(gè)條件不是必須的（ ）。
A.整體的重量更大
B.重心的垂足在支撐面內(nèi)
C.支撐面更大
D.整體的重心更低
答案：A。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。
選擇題
3.一顆高4m、樹(shù)干直徑約10cm的樹(shù)移植到另一處，為了抵消外力對(duì)樹(shù)的影響，采用細(xì)鋼絲或竹竿固定，下列方法最不能達(dá)到目的是( )
A．用單根竹竿固定
B．用三根竹竿固定
C．用兩根鋼絲固定
D．用三根鋼絲固定
答案：A。用單根竹竿固定，不能有效抵消外力對(duì)樹(shù)的影響，提高樹(shù)的穩(wěn)定性。
4. 如圖所示為可移動(dòng)的籃球架，為了使籃球架前運(yùn)動(dòng)員更加安全，有效提升籃球架穩(wěn)定性的措施可以采用( )
A．增加底座后部面積
B. 底座后部加重
C. 減輕底座后部質(zhì)量
D．減少底面積
答案：B。增加底座后部質(zhì)量，能降低整體重心，提高穩(wěn)定性。
5.結(jié)構(gòu)的形狀會(huì)影響其強(qiáng)度和穩(wěn)定性。下列水庫(kù)壩體結(jié)構(gòu)抵抗水作用最強(qiáng)的是（ ）。
答案：C。結(jié)構(gòu)的支撐面積越大，結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性好。實(shí)體結(jié)構(gòu)抵抗壓力的能力比低抗橫推力的能力強(qiáng)。

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