探究结构-结构的稳定性.ppt

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1、第二节第二节 探究结构探究结构 结构的稳定性结构的稳定性第一章第一章 结构与设计结构与设计昌都市第一高级中学昌都市第一高级中学 李仕荣李仕荣 复习复习 v什么是结构？什么是结构？结构是指事物的各个组成部分之间的有结构是指事物的各个组成部分之间的有 序搭配和排列。序搭配和排列。从力学角度来说，结构是指可以承受一从力学角度来说，结构是指可以承受一定应力的物体形态，它可以抵抗能引起形定应力的物体形态，它可以抵抗能引起形状和大小改变的力。状和大小改变的力。重庆綦江新彩虹桥重庆綦江新彩虹桥重庆綦江彩虹桥重庆綦江彩虹桥坍塌前的彩虹桥彩虹桥坍塌后的惨状 坍塌原因：彩虹桥的主要受力拱架钢管焊接不合坍塌原因：彩

2、虹桥的主要受力拱架钢管焊接不合格，存在严重缺陷，个别焊缝有陈旧裂痕。格，存在严重缺陷，个别焊缝有陈旧裂痕。彩虹桥坍塌前、后图片v14人生还，人生还，40人遇难。人遇难。第二节第二节 探究结构探究结构结构的稳定性结构的稳定性第一章第一章 结构与设计结构与设计一、结构的稳定性一、结构的稳定性一、结构的稳定性一、结构的稳定性 1 11结构的稳定性：结构的稳定性：结构的稳定性：结构的稳定性：结构的稳定性：结构的稳定性：结构在结构在结构在结构在结构在结构在荷载荷载荷载荷载荷载荷载的作用下维持其原有的的作用下维持其原有的的作用下维持其原有的的作用下维持其原有的的作用下维持其原有的的作用下维持其原有的平衡形

3、平衡形平衡形平衡形平衡形平衡形式式式式式式的能力。的能力。的能力。的能力。的能力。的能力。做一做做一做：怎样让一本书更好地直立在桌面上？：怎样让一本书更好地直立在桌面上？高塔为什么一般上面很小，下端面积很大？高塔为什么一般上面很小，下端面积很大？高塔为什么一般上面很小，下端面积很大？高塔为什么一般上面很小，下端面积很大？啤酒瓶正立啤酒瓶正立啤酒瓶正立啤酒瓶正立、倒倒倒倒立放置，哪种放置容立放置，哪种放置容立放置，哪种放置容立放置，哪种放置容易翻倒？易翻倒？易翻倒？易翻倒？观察与思考：观察与思考：观察与思考：观察与思考：结构的稳定性与哪些因素有关呢？结构的稳定性与哪些因素有关呢？结构的稳定性与哪

4、些因素有关呢？结构的稳定性与哪些因素有关呢？2 22影响结构稳定性的主要因素：影响结构稳定性的主要因素：影响结构稳定性的主要因素：影响结构稳定性的主要因素：影响结构稳定性的主要因素：影响结构稳定性的主要因素：活动活动活动活动活动活动1 11：人字梯人字梯人字梯人字梯人字梯人字梯 第一步：第一步：第一步：第一步：第一步：第一步：观察人字梯结构，并测试其稳定性；观察人字梯结构，并测试其稳定性；观察人字梯结构，并测试其稳定性；观察人字梯结构，并测试其稳定性；观察人字梯结构，并测试其稳定性；观察人字梯结构，并测试其稳定性；第二步：第二步：第二步：第二步：第二步：第二步：在人字梯的上安装拉杆，再将梯子在

5、人字梯的上安装拉杆，再将梯子在人字梯的上安装拉杆，再将梯子在人字梯的上安装拉杆，再将梯子在人字梯的上安装拉杆，再将梯子在人字梯的上安装拉杆，再将梯子竖立起来，测试梯子的稳定性。竖立起来，测试梯子的稳定性。竖立起来，测试梯子的稳定性。竖立起来，测试梯子的稳定性。竖立起来，测试梯子的稳定性。竖立起来，测试梯子的稳定性。不稳定不稳定不稳定不稳定稳定稳定稳定稳定结论结论结论结论1 1：结构的稳定结构的稳定结构的稳定结构的稳定性与结构的性与结构的性与结构的性与结构的几何几何几何几何形状形状形状形状有关有关有关有关(三角三角三角三角形结构使支架更形结构使支架更形结构使支架更形结构使支架更容易稳定容易稳定容

6、易稳定容易稳定)。知识窗知识窗知识窗知识窗三角形的稳定性三角形的稳定性三角形的稳定性三角形的稳定性(P13)(P13)三角形构成稳定的几何结构三角形构成稳定的几何结构三角形构成稳定的几何结构三角形构成稳定的几何结构在建筑工程中在建筑工程中在建筑工程中在建筑工程中被广泛运用。比如：房子、桥梁的桁架大多都是由被广泛运用。比如：房子、桥梁的桁架大多都是由被广泛运用。比如：房子、桥梁的桁架大多都是由被广泛运用。比如：房子、桥梁的桁架大多都是由多个三角形构成的。多个三角形构成的。多个三角形构成的。多个三角形构成的。天津南开区的天津南开区的天津南开区的天津南开区的“进步桥进步桥进步桥进步桥”主主主主桁架桁

7、架桁架桁架，呈倒三角结构。，呈倒三角结构。，呈倒三角结构。，呈倒三角结构。阳台上的阳台上的阳台上的阳台上的晒衣架。晒衣架。晒衣架。晒衣架。三角形稳定性的应用三角形稳定性的应用三角形稳定性的应用照相机的支撑架为什么常使照相机的支撑架为什么常使用三脚架而不用其他形状？用三脚架而不用其他形状？静止状态的单车如何保持稳定静止状态的单车如何保持稳定?活动活动活动活动活动活动2 22：搭桌子搭桌子搭桌子搭桌子搭桌子搭桌子 第一步：第一步：第一步：第一步：第一步：第一步：分别搭建桌子分别搭建桌子分别搭建桌子分别搭建桌子分别搭建桌子分别搭建桌子A B CA B CA B C，设计试验方案，设计试验方案，设计试

8、验方案，设计试验方案，设计试验方案，设计试验方案，比较三者稳定性；比较三者稳定性；比较三者稳定性；比较三者稳定性；比较三者稳定性；比较三者稳定性；A AB BC C 第二步：第二步：第二步：第二步：第二步：第二步：观察并分析观察并分析观察并分析观察并分析观察并分析观察并分析A AAB BBC CC桌子的变化；桌子的变化；桌子的变化；桌子的变化；桌子的变化；桌子的变化；结论结论结论结论结论结论2 22：结构的稳定性与结构的稳定性与结构的稳定性与结构的稳定性与结构的稳定性与结构的稳定性与结构和地面接触所形结构和地面接触所形结构和地面接触所形结构和地面接触所形结构和地面接触所形结构和地面接触所形成的

9、支撑面的大小成的支撑面的大小成的支撑面的大小成的支撑面的大小成的支撑面的大小成的支撑面的大小有关。有关。有关。有关。有关。有关。2 22影响结构稳定性的主要因素：影响结构稳定性的主要因素：影响结构稳定性的主要因素：影响结构稳定性的主要因素：影响结构稳定性的主要因素：影响结构稳定性的主要因素：注意注意注意注意：支撑面与接触面的区别：支撑面与接触面的区别：支撑面与接触面的区别：支撑面与接触面的区别 支撑面支撑面支撑面支撑面 接触面接触面接触面接触面接触面接触面接触面接触面：是物体与地面接触形成的面。：是物体与地面接触形成的面。：是物体与地面接触形成的面。：是物体与地面接触形成的面。支撑面支撑面支撑

10、面支撑面：是物体与地面接触形成支撑点的连线与地面构成的面。：是物体与地面接触形成支撑点的连线与地面构成的面。：是物体与地面接触形成支撑点的连线与地面构成的面。：是物体与地面接触形成支撑点的连线与地面构成的面。想一想：想一想：为什么许多课桌椅的支撑脚要做成往外为什么许多课桌椅的支撑脚要做成往外为什么许多课桌椅的支撑脚要做成往外为什么许多课桌椅的支撑脚要做成往外倾斜？倾斜？倾斜？倾斜？这是为了进一步这是为了进一步这是为了进一步这是为了进一步增大与地面接触所形增大与地面接触所形增大与地面接触所形增大与地面接触所形成的支撑面积，成的支撑面积，成的支撑面积，成的支撑面积，增加增加增加增加稳定性。稳定性。

11、稳定性。稳定性。生活中增大支撑面例子活动活动活动活动活动活动3 33：不倒翁不倒翁不倒翁不倒翁不倒翁不倒翁 第一步：第一步：第一步：第一步：第一步：第一步：观察不观察不观察不观察不观察不观察不倒翁并思考为什么它倒翁并思考为什么它倒翁并思考为什么它倒翁并思考为什么它倒翁并思考为什么它倒翁并思考为什么它不会倒地？不会倒地？不会倒地？不会倒地？不会倒地？不会倒地？第二步：第二步：第二步：第二步：第二步：第二步：思考通思考通思考通思考通思考通思考通过改变什么可以使不过改变什么可以使不过改变什么可以使不过改变什么可以使不过改变什么可以使不过改变什么可以使不倒翁倒地？倒翁倒地？倒翁倒地？倒翁倒地？倒翁倒地

12、？倒翁倒地？结论结论结论结论结论结论3 33：结构的稳定性与结构的稳定性与结构的稳定性与结构的稳定性与结构的稳定性与结构的稳定性与重心位置重心位置重心位置重心位置重心位置重心位置的高低的高低的高低的高低的高低的高低有关。有关。有关。有关。有关。有关。重心越低重心越低,稳定性越好稳定性越好;重心越高重心越高,稳定性越差稳定性越差2 22影响结构稳定性的主要因素：影响结构稳定性的主要因素：影响结构稳定性的主要因素：影响结构稳定性的主要因素：影响结构稳定性的主要因素：影响结构稳定性的主要因素：生活中采用降低重心的方法来提高结构稳定性的实例 生活中采用降低重心的方法来提高结构稳定性的实例 vv小小体验

13、小小体验小小体验小小体验：人站立时稳定，：人站立时稳定，：人站立时稳定，：人站立时稳定，身体越倾斜的时候会变的越身体越倾斜的时候会变的越身体越倾斜的时候会变的越身体越倾斜的时候会变的越不稳定，为什么重心下降了，不稳定，为什么重心下降了，不稳定，为什么重心下降了，不稳定，为什么重心下降了，反而不稳定呢？反而不稳定呢？反而不稳定呢？反而不稳定呢？结构重心所在点的垂线是否落在结构底面的范围内，落在底面范围内就是稳定的，反之就是不稳定的思考：是不是结构的重心越低，就一定越稳定呢？结构稳定的基本条件重心所在点的垂线落在结构底面的范围内v小资料：比萨斜塔小资料：比萨斜塔v 由于塔身压力过重和地质由于塔身压

14、力过重和地质松软，南面的地基比北面约低松软，南面的地基比北面约低米。在施工期间塔身既出现轻微米。在施工期间塔身既出现轻微倾斜，随着工程的进度，倾斜度倾斜，随着工程的进度，倾斜度不断增加。到塔身建到第三层时，不断增加。到塔身建到第三层时，可明显看出倾斜，曾一度停工。可明显看出倾斜，曾一度停工。一百多年以后，经工程师托马索一百多年以后，经工程师托马索皮萨诺精心测量和计算，证明皮萨诺精心测量和计算，证明比萨斜塔虽倾斜，但不会倒塌，比萨斜塔虽倾斜，但不会倒塌，使工程继续按原设计继续施工，使工程继续按原设计继续施工，直到竣工。直到竣工。这座八层高的塔楼有58.4米高，砖石打造的地基直径为19.6米深及地

15、平面以下5.5米，地基朝南向水平线倾斜了5.5度，因此钟塔的第七层比一楼向外突出了4.5米。辽宁瑞州古塔，现辽宁瑞州古塔，现存塔身高存塔身高10米，塔身向米，塔身向东北方向倾斜东北方向倾斜12度，塔度，塔尖水平位移尖水平位移1.7米。该塔米。该塔建成之后虽几经地震与建成之后虽几经地震与洪水破坏，却始终斜而洪水破坏，却始终斜而不倒，堪称奇迹。不倒，堪称奇迹。小资料：中国的斜塔小资料：中国的斜塔GG 总结总结结构的稳定性与什么因素有关？结构的稳定性与什么因素有关？结构的稳定性与什么因素有关？结构的稳定性与什么因素有关？稳定性稳定性稳定性稳定性支撑面积支撑面积支撑面积支撑面积几何形状几何形状几何形状

16、几何形状重心位置重心位置重心位置重心位置 支撑面积支撑面积支撑面积支撑面积越大，稳越大，稳越大，稳越大，稳定性越好。定性越好。定性越好。定性越好。结构的整体结构的整体结构的整体结构的整体几何结构必须几何结构必须几何结构必须几何结构必须科学合理科学合理科学合理科学合理 重心越低，重心越低，重心越低，重心越低，其稳定性其稳定性其稳定性其稳定性越好越好越好越好重重心心所所在在的的垂垂线线落落在在结结构构底底面面范范围围内内 影响结构稳定性的各个因素是相互关联的，对影响结构稳定性的各个因素是相互关联的，对于具体结构的稳定性的分析要综合考虑各种因素。于具体结构的稳定性的分析要综合考虑各种因素。高塔为什么

17、一般上面很小，下端面积很大？高塔为什么一般上面很小，下端面积很大？高塔为什么一般上面很小，下端面积很大？高塔为什么一般上面很小，下端面积很大？啤酒瓶正立啤酒瓶正立啤酒瓶正立啤酒瓶正立、倒立放置，倒立放置，倒立放置，倒立放置，哪种放置容易翻倒？哪种放置容易翻倒？哪种放置容易翻倒？哪种放置容易翻倒？学以致用：如果你是设计师学以致用：如果你是设计师讨论：为学校设计一个篮球架。从结构讨论：为学校设计一个篮球架。从结构的稳定性的角度考虑的稳定性的角度考虑,你应该注重哪些方面你应该注重哪些方面的设计？的设计？底座？底座？篮框？篮框？形状？形状？逆向思维逆向思维三星堆出土的陶器三星堆出土的陶器三星堆出土的陶

18、器三星堆出土的陶器 猜猜它们是做什么用的？猜猜它们是做什么用的？猜猜它们是做什么用的？猜猜它们是做什么用的？讨论：我们现实生活中有没有利用结构的讨论：我们现实生活中有没有利用结构的讨论：我们现实生活中有没有利用结构的讨论：我们现实生活中有没有利用结构的不稳定来工作的工具。不稳定来工作的工具。不稳定来工作的工具。不稳定来工作的工具。拓展：不稳定结构的利用拓展：不稳定结构的利用地动仪地动仪地动仪地动仪 请同学们分析为什么不能从相反方向跨越请同学们分析为什么不能从相反方向跨越请同学们分析为什么不能从相反方向跨越请同学们分析为什么不能从相反方向跨越栏杆？栏杆？栏杆？栏杆？(P12-13)(P12-13

19、)F FOOGGL Lh h结构不稳定的应用 感知震动图中伸缩门为什么要做成四边形？图中伸缩门为什么要做成四边形？昌都市印刷厂大门昌都市印刷厂大门练习练习:(1)在拥挤的公共汽车上已没有座位，你必须站着，而扶手你让给了旁边的老人，在拥挤的公共汽车上已没有座位，你必须站着，而扶手你让给了旁边的老人，你在公共汽车上要如何才能保持自己的没摔倒你在公共汽车上要如何才能保持自己的没摔倒.？(2)货物应尽量放在船舱里还是甲板上？为什么？货物应尽量放在船舱里还是甲板上？为什么？人的身体的稳定性取决于支撑面的大小和人体姿势重心的高低，在一定范人的身体的稳定性取决于支撑面的大小和人体姿势重心的高低，在一定范围内

20、，两脚分得越开，则重心越低，支撑面变大，越稳定！围内，两脚分得越开，则重心越低，支撑面变大，越稳定！(3)我们经常看到马路旁边的广告牌后面的支撑架是三角结构的，从这我们经常看到马路旁边的广告牌后面的支撑架是三角结构的，从这种现象中我们看出以下哪个因素（种现象中我们看出以下哪个因素（）影响着结构强度？）影响着结构强度？A、材料、材料B、形状、形状C、构件、构件D、连接方式、连接方式(4)一张家用的吃饭圆桌，不能使它更加稳固的方法是一张家用的吃饭圆桌，不能使它更加稳固的方法是()A使用较重的大理石做桌子与地面的接触部分，木材做桌面使用较重的大理石做桌子与地面的接触部分，木材做桌面B使用较重的大理石做桌面使用较重的大理石做桌面C如使用木材制作桌子，各部分大量采用榫接的方式如使用木材制作桌子，各部分大量采用榫接的方式D增大桌子底部的支撑面面积增大桌子底部的支撑面面积BB作业思考：为什么水坝做成梯形作业思考：为什么水坝做成梯形