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第二節(jié) 探究結(jié)構(gòu)
第一章 結(jié)構(gòu)與設(shè)計
南昌市第十三中學(xué) 徐文章
慘痛的教訓(xùn)
2008年5月12日14時，汶川、北川等地，8級強(qiáng)震猝然襲來，大地顫抖，山河移位，滿目瘡痍，生離死別……這是新中國成立以來破壞性最強(qiáng)、波及范圍最大的一次地震。
據(jù)民政部報告，截至6月11日12時，四川汶川地震已確認(rèn)69225人遇難，374640人受傷，失蹤17939人。
智利奇跡
2010年2月7日，智利發(fā)生8.8級地震。據(jù)專家
認(rèn)定：智利地震比汶川地震的破壞力要強(qiáng)10多倍。
死亡人數(shù)不到1000人。
馬塔大使解釋說:1.智利位于地震帶中央，因此有
著長期抗擊地震的經(jīng)驗；2.這次地震損失較小，
有震中離人口密集地區(qū)較遠(yuǎn)等原因；3.但是，絕
無豆腐渣工程，是智利奇跡的一個重要原因。這
一次甚至在震中的地區(qū)，高層建筑都是完好的。
智利奇跡說明，天災(zāi)固然可怕，避免人禍?zhǔn)强梢?br/>創(chuàng)造奇跡的。
影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)固的因素有那些？
倒也…
倒也…
塌了…
塌了…
一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
1．結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性：
——結(jié)構(gòu)在荷載的作用下維持其原有的平衡形式的能力。
高塔為什么一般上面很小，下端面積很大？
啤酒瓶正立、倒立放置，哪種放置容易翻倒？
觀察與思考：
結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與哪些因素有關(guān)呢？
2．影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素：
活動1： 人字梯
第一步：觀察人字梯結(jié)構(gòu)，并測試其穩(wěn)定性；
第二步：在人字梯的上安裝拉桿，再將梯子豎立起來，測試梯子的穩(wěn)定性。
不穩(wěn)定
穩(wěn)定
結(jié)論1：
結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與結(jié)構(gòu)的幾何形狀有關(guān)(三角形結(jié)構(gòu)使支架更容易穩(wěn)定)。
☆ ．知識窗——三角形的穩(wěn)定性
三角形構(gòu)成穩(wěn)定的幾何結(jié)構(gòu)——在建筑工程中被廣泛運用。比如：房子、橋梁的桁架大多都是由多個三角形構(gòu)成的。
天津南開區(qū)的“進(jìn)步橋” 主桁架，呈倒三角結(jié)構(gòu)。
陽臺上的曬衣架。
應(yīng)用
照相機(jī)的支撐架為什么常使
用三腳架而不用其他形狀？
靜止?fàn)顟B(tài)的單車如何保持穩(wěn)定
活動2： 搭桌子
第一步：分別搭建桌子A B C，設(shè)計試驗方案，比較三者穩(wěn)定性；
A
B
C
第二步：觀察并分析A－B－C桌子的變化；
結(jié)論2：結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與結(jié)構(gòu)和地面接觸所形成的支撐面的大小有關(guān)。
2．影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素：
想一想：
為什么許多課桌椅的支撐腳要做成往外傾斜？
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。
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：是物體與地面接觸形成支撐點的 連線與地面構(gòu)成的面。
活動3： 不倒翁
第一步：觀察不倒翁并思考為什么它不會倒地？
第二步：思考通過改變什么可以使不倒翁倒地？
結(jié)論3：結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與重心位置的高低有關(guān)。
2．影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素：
◆．比薩斜塔為何斜而不倒？
意大利
結(jié)論4：對于一個結(jié)構(gòu)而言，如果重心所在的垂線落在結(jié)構(gòu)底面范圍內(nèi)，就是穩(wěn)定的。
遼寧瑞州古塔，現(xiàn)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(jīng)地震與洪水破壞，卻始終斜而不倒，堪稱奇跡。
小資料：中國的斜塔
G
總結(jié)
結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與什么因素有關(guān)？
穩(wěn)定性
支撐面積
幾何形狀
重心位置
支撐面積越大，穩(wěn)定性越好。
結(jié)構(gòu)的整體幾何結(jié)構(gòu)必須科學(xué)合理
重心越低，其穩(wěn)定性越好
重心所在的垂線落在結(jié)構(gòu)底面范圍內(nèi)
影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的各個因素是相互關(guān)聯(lián)的，對
于具體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性的分析要綜合考慮各種因素。
學(xué)以致用：如果你是設(shè)計師
討論：為學(xué)校設(shè)計一個籃球架。從結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性的角度考慮,你應(yīng)該注重哪些方面的設(shè)計？
底座？
籃框？
形狀？
逆向思維
三星堆出土的陶器
猜猜它們是做什么用的？
討論：我們現(xiàn)實生活中有沒有利用結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定來工作的工具。
拓展：不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的利用
地動儀的工作原理
請同學(xué)們分析為什么不能從相反方向跨越欄桿？
F
O
G
L
h
小結(jié)
2．結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性：
——結(jié)構(gòu)在荷載的作用下維持其原有平衡
形式 的能力。
1.影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)固的因素是：
結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度
3.結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與哪些因素有關(guān)？
穩(wěn)定性
支撐面積
幾何形狀
重心位置
支撐面積越大，穩(wěn)定性越好。
結(jié)構(gòu)的整體幾何結(jié)構(gòu)必須科學(xué)合理
重心越低，其穩(wěn)定性越好
重心所在的垂線落在結(jié)構(gòu)底面范圍內(nèi)
作業(yè)：
觀察家庭或?qū)W校的一些物體的結(jié)構(gòu)。分析它們是如何使其能夠保持一定的穩(wěn)定性的？
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