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(共45張PPT)
1.2 穩固結構的探析
普通高中通用技術課程《技術與設計2 》
第一單元 結構與設計
臺風過后的災害
打破原有的平衡狀態出現了不穩定現象
一、結構與穩定性
04年5月23日，巴黎戴高樂機場2Ｅ候機廳頂棚發生坍塌事故，事故原因：金屬構件本來也負擔著頂棚的重量，但弧度結構上的裂痕使這個構件逐漸穿過了頂棚，不再支撐數十噸重的頂棚，最終導致拱形頂棚發生坍塌。
1、穩定性：結構在負載的作用下維持其原有平衡狀態的能力。
馬上行動：下表物體受到哪些力 不穩定原因
物體 受到的外力 不穩定的主要原因
廣告牌
落地燈
底小口大的空竹簍
風的推力
碰撞
碰撞
與地面的接觸面積較小
重心過高
受力面積過大而支撐面積較小
一、結構與穩定性
2、影響結構穩定性的因素：
（1）重心位置的高低
落地扇的底座
一、結構與穩定性
思考：落地扇為什么不易傾倒？
答：落地扇的底座采用較重的材料，風扇比底座輕很多，使落地扇的重心降低。
思考：不倒翁為什么會不倒？如果在它脖子上掛上一定數量的鐵環，它還會不倒嗎？
不倒翁
分析：不倒翁的重心很低，就在它與地面的接觸點上，所以不倒，如果往它的脖子掛上鐵環，它的重心位置升高了，當鐵環達到一定數量時，不倒翁就不在是不倒翁。
比薩斜塔(CAMPANILE DI PISA)是世界建筑史上的一大奇跡。由于塔身壓力過重和地質松軟，南面的地基比北面約低２米。在施工期間塔身既出現輕微傾斜，隨著工程的進度，傾斜度不斷增加。到塔身建到第三層時，可明顯看出傾斜，曾一度停工。一百多年以后，經工程師托馬索·皮薩諾精心測量和計算，證明比薩斜塔雖傾斜，但不會倒塌，使工程繼續按原設計繼續施工，直到竣工。
重心點的垂線位置，落在結構底面的范圍內
（1）結構的穩定性與重心位置的高低有關
2、影響結構穩定性的因素：
小資料（中國的斜塔）：遼寧瑞州古塔，現存塔身高10米，塔身向東北方向傾斜12度，塔尖水平位移1.7米。該塔建成之后雖幾經地震與洪水破壞，卻始終斜而不倒，堪稱奇跡。
（2）結構的穩定性與支撐面積的大小有關
思考：為什么大壩的橫截面總是建成梯形的？
大壩建成梯形，增大了與地面接觸所形成的支撐面，支撐面越大越堅實，穩定性就越好。
比如許多課桌椅的支撐腳要做成往外傾斜，這就是為了進一步增大與地面接觸所形成的支撐面積，增加穩定性。
可見結構的穩定性與支撐面積大小有關！
（3）結構的穩定性與它的幾何形狀有關
照相機的支撐架為什么常使用三腳架而不用其他形狀？
照相機的支撐架
因為三角支架與地面有三個接觸點，形成的三角形結構使照相機的支撐架更容易穩定。
通過上面的分析，我們知道，結構的穩定性與它的的幾何形狀有關。
補充（三角形穩定性的應用）：建筑中廣泛運用了三角形的穩定性。房子、橋梁的桁架大多都是由多個三角形構成的。
（2）結構與地面接觸所形成的支撐面的大小
（3）結構的形狀
（1）重心位置的高低
2、影響結構穩定性的因素：
案例分析：靜態的自行車是如何保持穩定的？
雙腳支撐
單腳支撐
它們都構成三點支撐形式，自行車的重心落在支撐面內所以是穩定的。
運動中的自行車只有2個支撐點卻不倒下，為什么
探究：
因為人和自行車的重心在一條直線上,自行車不管往哪個方向歪,只要人和自行車重心保持一致,自行車就不會歪倒。
本探究意在說明運動狀態下與靜止狀態下自行車的穩定條件不同。
其他應用：
候風地動儀
小結：
1.2 穩固結構的探析
一、結構與穩定性
1、穩定性：結構在負載的作用下維持其原有平衡狀態的能力。
2、影響結構穩定性的因素：
（1）重心位置的高低
（2）結構與地面接觸所形成的支撐面的大小
（3）結構的形狀
2 結構與強度
結構的強度(Strength)是指結構具有抵抗被外力破壞的能力.
海嘯
大壩
拔河
繩子的強度
普洱地震
唐山地震
事件 結果 主要原因
分別在一根竹竿和一根同樣尺寸的脆性塑料桿上不斷加相同質量的重物
沿著垂直中心線的方向撞擊一根完整的鋼管與用同樣的方法撞擊一根中間有焊接縫的鋼管
脆性塑料桿易斷
中間有焊接縫的鋼管易斷
不同材料的抗拉性能不同
結構的連接方式不同
馬上行動：根據生活經驗填寫。
二、結構與強度
2、影響結構強度的主要因素：
二、結構與強度
2、影響結構強度的主要因素：
（1）結構的形狀
二、結構與強度
2、影響結構強度的主要因素：
（1）結構的形狀
鉆石與石墨的結構
三角形是框架結構中最基本的形狀之一,它結實、穩定，所用材料最少。
小試驗：不同結構形狀的強度的對比
試驗目的：測試并比較不同結構外形的結構強度
試驗準備：2張同樣大小的紙、粉筆若干
試驗過程：1、一張紙平鋪，一張折成波浪形
2、分別在兩張紙上放置粉筆，并觀察記錄
試驗記錄：波浪形紙上放置的粉筆多
試驗結論：不同結構形狀直接影響結構的強度
2、影響結構強度的主要因素：
（2）結構的材料
混泥土擅長抗壓力，而鋼筋擅長抗拉力
鉸連接——被連接的構件在連接處不能相對移動，但能相對轉動。
2、影響結構強度的主要因素：
（3）構件之間的連接方式
榫接
膠接
焊接
剛連接——被連接的構件在連接處既不能相對移動，也不能相對轉動。
三、結構與功能
結構對事物的功能和作用產生著直接影響。結構的改變可能導致功能的變化。
生活實例
三、結構與功能
小結：
1.2 穩固結構的探析
二、結構與強度
1、強度：結構具有抵抗被外力破壞的能力。
2、影響結構強度的因素：
（1）結構的形狀
（2）結構的材料
（3）構件之間的連接方式
三、結構與功能
活動：撲克牌簡易結構的制作
試驗要求：
A、每小組用6張撲克牌 ，制作一個簡易結構；
B、形狀不限，高度為撲克牌的寬度（55mm）。
試驗目的：比較不同形狀的撲克結構承受壓力的大小。
試驗準備：1、六張撲克牌。
2、用杠鈴片作為加壓的重物。
試驗工具：剪刀等。

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