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第二節(jié) 穩(wěn)固結(jié)構(gòu)的探析
樓脆脆：上海的一棟高樓整體倒覆，故得此稱號(hào)
被臺(tái)風(fēng)吹倒的廣告牌
貨裝多了 車“罷工”了
影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)固的因素有那些？
一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
二、結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度
一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性是指結(jié)構(gòu)在負(fù)載的作用下維持其原有的平衡狀態(tài)的能力。
結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與什么因素有關(guān)？
想一想：
影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素
因素一：重心位置
A.不倒翁為什么不倒？如果在它脖子上掛上一定數(shù)量的鐵環(huán)，它還會(huì)不倒嗎？
不倒翁的重心很低，就在它與地面的接觸點(diǎn)上，所以不倒，如果往它的脖子掛上鐵環(huán)，它的重心位置升高了，當(dāng)鐵環(huán)達(dá)到一定數(shù)量時(shí)，不倒翁就不再是不倒翁了。
重心的高低影響結(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。
比薩斜塔為什么不倒塌？
想一想：
通過分析長(zhǎng)方體重心的垂線位置與穩(wěn)定性示意圖，使我們知道：比薩斜塔不倒的原因是它的重心所在點(diǎn)的垂線落在塔的底面的范圍內(nèi)。當(dāng)塔傾斜到一定程度，重心的垂線不再落在塔的底面時(shí)，塔就會(huì)傾倒。
結(jié)構(gòu)重心的位置：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)，落在就是穩(wěn)定的，沒有就是不穩(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(guó)的斜塔
蘇州的虎丘塔
虎丘塔高47.7米，比意大利比薩斜塔矮6米；塔尖偏離中心2.34米，是比薩塔的一半；虎丘塔建于961年，比比薩塔早完工390年。因?yàn)榈鼗焕危?000噸的塔便傾向土堆的一邊。
影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素
因素二：支撐面積的大小
結(jié)構(gòu)的支撐面
結(jié)構(gòu)的接觸面：
提示：注意接觸面與支撐面的區(qū)分。
想一想：
為什么大壩的橫截面總是建成梯形的？
B：為什么大壩的橫截面總是建成梯形？
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。
為什么許多課桌椅的支撐腳要做成往外傾斜？
想一想：
影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素
因素三：結(jié)構(gòu)的形狀
A字形梯為什么載人時(shí)能夠保持穩(wěn)定？
如果沒有梯子中間的拉桿將會(huì)怎么樣？
想一想：
3、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與它的幾何形狀有關(guān)。
一般情況下，梯子打開的時(shí)候，梯面與地面組成三角形，梯子本身就能站得穩(wěn)。當(dāng)連接兩個(gè)梯面的橫桿拉直時(shí)，兩個(gè)梯面的上半部分就與橫桿構(gòu)成了穩(wěn)定的三角形，這就進(jìn)一步加強(qiáng)了梯子的穩(wěn)定性，保證梯子能承受人體的壓力。如果沒有梯子中間的拉桿，載人時(shí)就不能保持穩(wěn)定。
想一想：
照相機(jī)的支撐架為什么常使用三腳架而不用其他形狀？
因?yàn)槿侵Ъ芘c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。
影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素：
結(jié)論
重心位置 結(jié)構(gòu)形狀 支撐面積
學(xué)以致用：
單腳支撐的自行車放穩(wěn)的原因分析
1. 自行車騎起來(lái)時(shí)，只有兩個(gè)支撐點(diǎn)，為什么不會(huì)倒下呢？
探究
在靜止情況下，自行車本身不能自我平衡，需要加一支撐腳。當(dāng)由騎車人和自行車構(gòu)成一個(gè) 系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)動(dòng)起來(lái)之后，騎車人為系統(tǒng)注入動(dòng)力，從而在自行車前進(jìn)的時(shí)候，通過人的不斷調(diào)節(jié)，自行車和騎車人與地面垂直，使自行車的重心落在車輪與地面接觸的面積內(nèi)。因此，在沒有明顯的外力干涉時(shí)，這一動(dòng)態(tài)系統(tǒng)能夠表現(xiàn)出一種穩(wěn)定。
(2) P023頁(yè)第1題
練習(xí):
(1)在擁擠的公共汽車上已沒有座位，你必須站著，而扶手你讓給了旁邊的老人，你在公共汽車上要如何才能保持自己的沒摔倒？
人的身體的穩(wěn)定性取決于支撐面的大小和人體姿勢(shì)重心的高低，在一定范圍內(nèi)，兩腳分得越開，則重心越低，支撐面變大，越穩(wěn)定！
要提高這種籃球架的穩(wěn)定性可以怎么做？
在籃球底座上加些比較重的石板之類的重物。是為了使籃球架的重心向后偏移，重心所在點(diǎn)的垂線落在結(jié)構(gòu)底面的范圍內(nèi)，達(dá)到結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的基本條件。
還有什么方法嗎？
可以增大底座與地面的接觸面，這樣也可以使重心所在點(diǎn)的垂線落在結(jié)構(gòu)底面的范圍內(nèi)。
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。
拓展：不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)應(yīng)用
不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)應(yīng)用：
１.倒置的啤酒瓶可以預(yù)報(bào)地震。
２.在打水的桶口邊掛一重物，在水面時(shí)能自動(dòng)翻倒打水。
bye
生活中有這樣的情況，人坐在一只小板凳上，用力搖幾下，板凳就壞了，人也摔倒在地上。人踩在窗戶的防盜網(wǎng)上擦玻璃，防盜網(wǎng)合金條的焊接處斷裂，險(xiǎn)些釀成大禍。
根據(jù)你的理解，結(jié)合教材，上述情況是什么原因造成的？
那我們?nèi)绾蝸?lái)評(píng)價(jià)這條板凳、這個(gè)防盜網(wǎng)呢 我們就要用到我們下節(jié)課學(xué)習(xí)的內(nèi)容：
結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。
結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度是指結(jié)構(gòu)具有的抵抗破壞的能力。
二、結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度
結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與什么因素有關(guān)？
想一想：
結(jié)構(gòu)的形狀、結(jié)構(gòu)的材料與連接
2.1 結(jié)構(gòu)的形狀
空調(diào)架
金剛石及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)
2.1 結(jié)構(gòu)的形狀
相同材料，相同截面積，不同截面形狀的構(gòu)件強(qiáng)度不同。
2.2、強(qiáng)度與材料
結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與材料有關(guān)
VS
紙杯
鋼杯
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)。
2.3 結(jié)構(gòu)的連接
結(jié)構(gòu)構(gòu)建的連接通常有以下兩類：
鉸連接 剛連接
2.3 結(jié)構(gòu)的連接
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。
2.3 結(jié)構(gòu)的連接
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。
2.3 結(jié)構(gòu)的連接
膠接
榫接
三、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
多功能起子
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。
一種人力驅(qū)動(dòng)的冰上自行車，有車架、踏板曲柄、鏈輪、前轉(zhuǎn)向軸及后軸。其特點(diǎn)是∶在前轉(zhuǎn)向軸的一端處裝有一只前冰刀，在后軸的兩端對(duì)稱地剛性聯(lián)接兩個(gè)傾斜的盤狀冰刀，從而形成一種三點(diǎn)支撐的可在冰面上前進(jìn)、倒退、前后滑行及剎車的冰上自行車。
殘疾人專用電動(dòng)車
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

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