当前位置:首页 >> 其它课程 >>

高中通用技术 第二节稳固结构的探析课件 苏教版必修2


复习
? 什么是结构? 结构是指事物的各个组成部分之间的有序搭配 和排列。 从力学角度来说,结构是指可以承受一定力 的架构形态,它可以抵抗能引起形状和大小改 变的力。

在日常生 活中,我 们时常会 看到翻到 在地的物 体。是什 么原因出 现了图上 所示的现 象?

在台风来之前它是稳定的!是什 么原因出现了不平衡状态?

/>那到底什么样的结构是稳定的,什么样的结 构又是不稳定的?物体稳定与不稳定的程度 又如何评价?

第二节 稳固结构的探析

长安一中 蒋建波

jjb2002@126.com

结构的稳定性:
? 结构的稳定性是指结构在负载的作用下, 维持原有平衡状态的能力。

想一想: 结构的稳定性与什么因素有关?

马上行动(P012)
填表说明下表中的物体有可能因受哪些力的作 用而出现不稳定现象,并根据你的生活经验,简要 说明原因。
物体 广告牌 受到的外力
重力、风力 重力、撞击力 重力、撞击力

不稳定的主要因素
底座小、重心高、受 风面积大 底座小、重心高 底座小、重心高

落地灯 底小口大 的空竹 篓

(一)影响结构稳定性的主要因素: [实验探究1]:
拿一本书,让它直立在桌面上,它马上倾倒了, 显然,其稳定性不好。同样的一本书,把它的 下端各书页展开一定的角度,仍旧将它直立在 桌面上,它就能很好的挺立住。 因素一:支撑面积的大小 1.稳定性与支撑面积的大小有关 支撑面越大越稳定,越小越不稳定。

A.落地电
风扇或者 宾馆里的 落地灯, 它们都有 一个比较 大的底座。
结构的底座,结构与地面接触所形成的支撑面 大,稳定 。

B:为什么大坝的横截面总是建成梯形?

大坝需要承受很大的力的作用,如 自身的重力,水的冲击力、压力等等, 要起到防洪的作用,大坝必须要求非常 稳固。大坝建成梯形,增大了与地面接 触所形成的支撑面,支撑面越大越坚实, 稳定性就越好。

C.为什么许多课桌椅的支撑脚要做成往 外倾斜?
这是为了进一步增大与地面接触所 形成的支撑面积,增加稳定性。 注意: 支撑面≠接触面。 接触面:是物体与地面接触形成的面。 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。

接触面

支撑面

[实验探究2]:落地扇为什么不易倾倒?

落地扇的底座采用较重的材料,风扇比底 座轻很多,使落地扇的重心降低。

因素二:重心位置

2.结构的稳定性与重心位置有关。 物体重心越低,越稳定。
A.不倒翁为什么不倒? 如果在它脖子上挂上 一定数量的铁环,它 还会不倒吗?

不倒翁的重心很低,就在它与地面 的接触点上,所以不倒,如果往它的脖 子挂上铁环,它的重心位置升高了,当 铁环达到一定数量时,不倒翁就不在是 不倒翁了。重心的高低影响结构的稳定 性。重心越低,稳定性越好;重心越高,稳 定性越差。

B.以前的农作物个子高,遭遇暴风骤雨 容易倾覆,造成减产;现在的农作物普 遍个子矮。就是利用了重心低结构稳定 的原理。 C. 比萨斜塔为什么不倒塌?
1590年,意大利的伟大科学家伽俐略,曾在斜塔的顶层做 过自由落体运动的实验,让两个重量相差10倍的铁球,同 时从塔顶落下,结果,两球同时着地,一举推翻了束缚人 们思想近2000年的希腊著名学者亚里士多德关于重量不同 的物体其下落的速度也不相同的“物体下落速度与重量成 正比”的理论。伽俐略开创了实验物理的新时代,被人们 称为“近代科学之父”,而他用来做实验的斜塔也因而更 加遐迩闻名。

它从1174年始建,1350年竣工, 经历了176年。但由于塔身过重,地 质松软,因此塔身仍以每年1.25毫米 的速度向南倾斜。到1999年1月,塔 顶比中轴线偏斜已达4.8米。意大利 当局为了拯救斜塔,已向全世界广泛 征求保护方案,同时在塔的北侧加压 了830吨的铅块,并在塔身的三分之 一处加了一圈铜缆,向北牵拉固定。 不过斜有斜的好处,每天为“斜”而 来的参观者多达10余万人,扔下大把 大把的银子。如果它是一座正塔,比 萨就不会有今天的风光,也就不会有 这么多便宜可占了。

结构重心的位 置:结构重心 所在点的垂线 是否落在结构 底面的范围内, 落在就是稳定 的,没有就是 不稳定的。 通过分析长方体重心的垂线位置与稳定性示意图, 使学生容易理解,比萨斜塔不倒的原因是它的重 心所在点的垂线落在塔的底面的范围内。当塔倾 斜到一定程度,重心的垂线不再落在塔的底面时, 塔就会倾倒。

小实验

一摞书,整齐放置时的稳如泰山;另一 种放法,每本都往一边慢慢往外放置,到一 定程度时一摞书就全倒了。

小资料:中国的斜塔
辽宁瑞州古塔,现 存塔身高10米,塔身 向东北方向倾斜12度, 塔尖水平位移1.7米。 该塔建成之后虽几经 地震与洪水破坏,却 始终斜而不倒,堪称 奇迹。

虎丘塔高47.7米,比 意大利比萨斜塔矮6 米;塔尖偏离中心 2.34米,是比萨塔的 一半;虎丘塔建于 961年,比比萨塔早 完工390年。因为地 基不牢,重6000吨的 塔便倾向土堆的一边。 苏州的虎丘塔

3、结构的稳定性与它的几何形状有关。 A、A字形梯为什么载人时 能够保持稳定?如果没有 梯子中间的拉杆将会怎么 样? 一般情况下,梯子打开的时 候,梯面与地面组成三角形,梯 子本身就能站得稳。当连接两个 梯面的横杆拉直时,两个梯面的 上半部分就与横杆构成了稳定的 三角形,这就进一步加强了梯子 的稳定性,保证梯子能承受人体 的压力。如果没有梯子中间的拉 杆,载人时就不能保持稳定。

B、照相机的支撑架为什么常使用三脚架而不用其他形 状?
因为三角支架与地 面有三个接触点,形成 的三角形结构使照相机 的支撑架更容易稳定。

因素三: 结构的稳定性与它的几 何形状有关。

补充(三角形稳定性的应用): 建筑中广泛运用了三角形的稳定性。房子、 桥梁的桁架大多都是由多个三角形构成的;钢 架结构的十字梁同样是运用这一原理,在四边 形的框架中用两条杆件作对角线,形成多个三 角形,既节省了材料,减轻了结构的质量,又 有效地加强了结构的强度和稳定性。十字钢梁 也是建筑中常用的构件,如在高压输电的铁塔、 悬索桥的塔架,以及摩天大楼钢架结构中都被 普遍地采用。

[案例分析]: 静止状态的单车如何保持稳定(课本:P14) (1)双腿支撑 (2)单腿支撑

探究

1.调整单脚支撑位置,研究何时最易倒下,何时最平衡? 自行车骑起来时,只有两个支撑点,为什么不会倒下呢? 在静止情况下,自行车本身不能自我平衡,需要加 一支撑脚。当由骑车人和自行车构成一个 系统时,系统 动起来之后,骑车人为系统注入动力,从而在自行车前 进的时候,通过人的不断调节,自行车和骑车人与地面 垂直,使自行车的重心落在车轮与地面接触的面积内。 因此,在没有明显的外力干涉时,这一动态系统能够表 现出一种稳定。

注意:自行车的支撑架与地面的夹角不能太小,否则, 自行车的自身重力集中在支撑架上,同样容易失去平衡。

2.走钢丝的人为什么要拿一条长棒?

3.静止状态下陀螺会倾倒,而当它高速旋转时却 可以立起来?

这个谜,直到本世纪八十年代初才解开。一位美国 的物理系研究生,通过电脑进行复杂的运算,终于从 理论上解决了。问题就出在旋转速度和摩擦上了。陀 螺在旋转起来时,支持点周围也不免与支持面(桌面) 产生摩擦,而这种旋转的物体总是使运动趋向于摩擦 更小的状态。当陀螺摇摇晃晃地立起来,终于使一个 尖端着地时,就逐渐达到了支持点面积最小,稳定旋 转的状态,水平的能量转化成为绕对称轴旋转的动作。 当然,由于摩擦,它的转速又会慢慢减小。然后开始 摇晃,最后,倒下来,因为这时它要趋向重心更低, 更稳定的状态。

陀螺效应:凡是高速旋转的物体,都有 一种使转动轴保持不变的能力,这种能力 使得陀螺即使在不平的支持面上转动也不 会倒下。所以一旦自行车运动起来后,转 动的车轮也具备这种能力,这种能力使得 自行车即使发生了倾斜,也能自动地把自 行车调整过来,这就是自行车不倒的原因。

马上行动:摩托车的支撑架(课本:P14)

运动状态下与静止状态下物体的 稳定条件有所不同。结构的稳定性在 日常生活中有着广泛的应用,一方面 人们利用稳定的结构抵抗外力、承受 负载,另一方面又利用不稳定的结构 实现某些功能。

不稳定的结构应用:

1.倒置的啤酒瓶可以预报地震。

2.在打水的桶口边挂 一重物,在水面时能自 动翻倒打水。

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,你在公共汽车上要如何才能保持自己的没摔倒? 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,两脚分得越开,则重心越低,支撑面变大,越 稳定! (2)货物应尽量放在船舱里还是甲板上?为什么? (3) 在我国四川的广汉三星堆出土的器具有许多都是尖底的。 怎么摆放才稳定呢? (4) P023页第1题

要提高这种篮球架的稳定性可以怎么做?
在篮球底座上加些比较重的石板之类的重物。是 为了使篮球架的重心向后偏移,重心所在点的垂线落 在结构底面的范围内,达到结构稳定的基本条件。

还有什么方法吗? 可以增大底座与地面的接触 面,这样也可以使重心所在 点的垂线落在结构底面的范 围内。??
但我们在日常生活中没有发现这样做的,为什么呢?

生活中有这样的情况,人坐在一只小板凳上,用 力摇几下,板凳就坏了,人也摔倒在地上。人踩在窗 户的防盗网上擦玻璃,防盗网合金条的焊接处断裂, 险些酿成大祸。
根据你的理解,结合教材,上述情况是什么原因造成的?

那我们如何来评价这条板凳、这个防盗网呢? 我们就要用到我们今天学习的内容:强度。

(二)结构的强度
这条板凳、这个防盗网的强度是怎样的,也就是指 它受到外力作用的情况下,它不被外力破坏的能力 如何。

所以说结构的强度是指:
结构具有的抵抗被外力破坏的能力。

强度与稳定性的联系与区别:
我们知道稳定性是研究物体的保持平衡 状态的能力,强度是研究不被外力破坏的能 力。例如我们刚才举的椅子的例子,椅子能 够承受人的重力这是一个强度问题,那么椅 子会不会左右晃动,摇摆,那就是一个稳定 性问题了。

应力和强度的关系:
这只是我们一个笼统的说法,我 们如何来衡量一件东西的强度呢。那 就要用到我们以前学习的应力的知识。

马上行动:

根据你的生活经验填写下表:
结果 原因

事件 分别在一根竹竿 和一根同样尺寸 的脆性塑料杆上 不断加挂相同质 量的重物 沿着垂直于重心 线的方向撞击一 根完整的钢管与 用同样的方法撞 击一根中间有焊 接缝的钢管

竹竿比脆性塑 料杆能挂更多 的重物而不会 断裂 中间有焊接缝 的钢管受到撞 击时容易损坏

不同材料的抗 拉性能不同

因为有连接点

1.影响结构强度的主要因素
①完成课本P17页案例

吊兰支撑使用的三角形支 架结构,而不使用由一根直杆 挑起的结构。从材料方面考虑, 吊兰的三角形支架使用的是钢 管而不是木条或塑料,钢管抗 拉力性能好。从连接方式考虑, 吊兰的三角形支架的构件是焊 接而不是捆缚,这种连接方式 更牢固。

1) 影响结构强度的几个主要因素
结构外部形状

结构的形状

结构的构件截面形状

使用的材料
铰连接 p22
刚连接

构件之间的连接方式

(1)结构的形状: 注意: 结构对强度的影响有两点,一是结构的外部形状, 二是结构的构件截面形状。

A.不同横截面形状的构件所能承受力的程度是不一样 的。

B.结构的外形相同,构件的截面不同,其强度不一样。

C.相同材料,相同截面积,不同截面形状的构件强度 不同。

D.三角形形状: 三角形是框架结构中最基本的形状之一,它结实、 稳定、所用材料最少。 在长方形或六边形的框架中间,加上支撑构件,构 成三角形,就可以大大增加它的牢固程度。

金刚石分子为四面体,每个四面体有四个角、四个面, 且每个面为三角形。

小实验:P019 (2)因素2:使用的材料
①结构的强度与材料有关

钢杯

纸杯

塑料杯

②混凝土材料。

使用钢筋混凝土结构的好处是什么?
混凝土抗压性能 较好,而抗拉能力就 比钢筋要小得多。因 此在制造时可在梁的 受拉区放置钢筋,组 成钢筋混凝土梁,在 这种梁中,钢筋受拉, 混凝土受压,它们合 理组成一个整体,共 同承担载荷的作用。

(3)因素3:构件之间的连接方式:

结构的连接是指通过一定的连接 物将构件组成整体结构。
结构构建的连接通常有以下两类: 铰连接 刚连接

铰连接:被连接的构件在连接处不能相对移动 ,但可以相对转动,具体有松螺栓、松铆等。

刚连接:被连接的构件在连接处不能相对移动, 也不能相对转动,具体有榫接、胶接、焊接等。

榫 接

胶接

结点是从连接的效果来划分。一个结点 可以有多种连接方式。不同的材料有不同的 连接方式;构件的连接方式不同,结构的强 度也不同。

马上行动
(1).对一个用4根小木条钉成的相 片框,使它更牢固的做法是什么? 可用直角铁片固定在连接处的背面。 (2).在自行车各部件之间的连接中,三角架属于 刚连接; 铰连接 _________连接;刹车连杆之间属于_________连接; 铰连接。 辐条与钢圈之间属于_______________连接。

(3).比较左图中同一结构的几种连接方式,请预言 哪种连接方式的强度更好。 左边的榫卯连接的强度最大,上下、左右、前 后各方向都被牢牢固定住,所以强度最大。中间 的连接方式强度最小,钉子是从侧面钉进去的, 中间的横梁不能承受较重物体的压力,所以强度 最小。

探究:p020

为什么矿泉水瓶 表面上有若干凸 起的横向纹路, 它的作用是什么?

(三)、结构与功能:

结构对事物的功能和作用产生着 直接的影响,结构的改变可能导致功 能的改变
多功能起子

小结
一、结构的稳定性 影响结构稳定性的三个因素:重心位置、 支撑面积的大小和结构的形状 二、结构的强度 影响结构强度的三因素:结构的形状、结 构的材料与连接 三、结构与功能


相关文章:
通用技术稳固结构的探析
搜 试试 帮助 全部 DOC PPT TXT PDF XLS 百度文库 教育专区 高中教育 其它...稳固结构的探析(第一课时)嘉善三中顾问: 【教材版本】 通用技术必修 2《技术与...
稳固结构的探析1
高中课程标准实验教科书 通用技术(必修 2) 文档内容:稳固结构的探析 章节:第一...教材分析 “结构与稳定性”是苏教版《技术与设计 2》第一单元第二节——稳固...
稳固结构的探析
稳固结构的探析教 材: (凤凰国标教材)普通高中课程...通用技术(必修 2) 文档内容:稳固结构的探析 章节:...教材分析 本节课是苏教版《技术与设计 2》中第一...
高中通用技术稳固结构的探析公开课优秀教学设计
搜 试试 7 帮助 全部 DOC PPT TXT PDF XLS ...高中通用技术稳固结构的探析公开课优秀教学设计_教学案例...了解影响结构稳定的主要因素 2、理解结构的功能关系...
稳固结构的探析--强度
稳固结构的探析--强度_其它课程_高中教育_教育专区。高中通用技术必修2第一章结构与设计第二节稳固结构的探析--强度学案。(激励性语言)没有比你更聪明的,只有比...
2.1.2稳固结构的探析 (4)
(凤凰国标教材)普通高中课程标准实验教科书 通用技术(必修 2) 文档内容:稳固结构的探析 章节:第一单元 结构与设计 第二节 稳固结构的探析 课时:第 2 课时 作者...
第一单元第二节稳固结构的探析(教案)
新课标苏教版高中通用技术... 3页 20财富值 稳固...[通用技术必修 技术与设计2][通用技术必修 技术与设计...第二节 稳固结构的探析 教学目标重点 知识与技能:1...
苏教版必修二第一单元第二节
搜 试试 帮助 全部 DOC PPT TXT PDF XLS ...1/2 相关文档推荐 高二通用技术 第一单元第二......苏教版必修二第一单元第二节稳固结构探析”教学...
00第二节 稳固结构的探析
搜 试试 帮助 全部 DOC PPT TXT PDF XLS 百度文库 教育专区 高中教育 理化...《技术与设计 2》第一单元"结构与设计"的第二节"稳固结构的探析"的第 1 ...
更多相关标签:
稳固结构的探析 | 稳固结构的探析ppt | 稳固结构的探析教案 | 高一化学必修一第二节 | 高一地理必修一第二节 | 高一生物必修一第二节 | 苏教版高一化学必修一 | 苏教版化学必修一 |