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高二—粤教版—通用技术—必修二第一章
第二节 探究结构（一）
基础知识回顾
一、感知不同的结构：
自然界的结构、人类创造的结构
二、认识结构与力：
构件的变形形式、结构受力分析
基础知识回顾
三、结构的分类
（一）实体结构
（二）框架结构
（三）壳体结构
上部框架结构，
桥墩实体结构。
组合结构
学习目标
一、结构的稳定性及其影响因素
二、结构的强度及其影响因素
侧翻的货车
吹倒的广告牌
整体歪倒的楼房
翻倒的高速路
结构的稳定性是指结构在荷载的作用下维持其原有平衡形式的能力。
一、什么是结构的稳定性
结论：结构的几何形状影响结构的稳定性。
思考：下面两种结构哪种更稳定？为什么？
四边形
三角形
建筑上常用的桁架
空调支架
？
结论：
重心位置影响结构的稳定性
重心越低，稳定性越好；
重心越高，稳定性越差。
探究一：矿泉水瓶稳定性试验
实践要求：将一瓶矿泉水瓶放置于桌面的木板上，慢慢倾斜木板，直到瓶体倾倒为止。观察并尝试分析倾倒的原因。
探究一：矿泉水瓶稳定性试验
实践要求：将一瓶矿泉水瓶放置于桌面的木板上，慢慢倾斜木板，直到瓶体倾倒为止。观察并尝试分析倾倒的原因。
探究一：矿泉水瓶稳定性试验
探究结论：重心垂线落在支撑面内,物体才稳定。
1
2
3
斜而不倒的比萨斜塔
探究一：矿泉水瓶稳定性试验
实践要求：将两瓶矿泉水瓶，正立放置和倒立放置，用相同的力轻轻一推，看哪一个先倒下？
探究一：矿泉水瓶稳定性试验
实践要求：将两瓶矿泉水瓶，正立放置和倒立放置，用相同的力轻轻一推，看哪一个先倒下？
探究一：矿泉水瓶稳定性试验
实践要求：将两瓶矿泉水瓶，正立放置和倒立放置，用相同的力轻轻一推，看哪一个先倒下？
探究结论：结构的支撑面积越大，结构的稳定性越好。
A形梯
高压线架
埃菲尔铁塔
落地风扇
落地灯
支撑面和接触面
接触面
支撑面
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。
影响结构稳定性的主要因素
结构的重心位置
结构的形状
支撑面面积的大小
三大因素
其它
高低
重心垂线
分析跨栏架的稳定性：
如果跨栏架放反了，人在跨栏跑时会发生什么？
思考：是不是所有结构都应该保证稳定？
翘翘板
设计一个结构，除了考虑结构的稳定性，还要考虑什么因素？
如何评价一个结构的抗荷载能力？
结构的强度：结构具有抵抗被破坏的能力。
内力：当结构构件受到外力的作用时，构件产生变形，内部各质点之间的相互作用发生改变，产生一种抵抗外力与形变的力，称为内力。
外力越大，则构件的内力越大。当内力达到一定数值时，构件就会被破坏。
外力
外力
内
力
探究二：折木条试验
实践要求：用材料相同、大小一样的木条，分别折1根、5根、10根木条。
探究二：折木条试验
实践要求：用材料相同、大小一样的木条，分别折1根、5根、10根木条。
探究结论：外力和材料不变的情况下，构件的破坏程度还与它的横截面面积有关。
应力：构件单位横截面上所产生的内力就是应力。
可用如下关系式表示：
结构强度与应力
σ =
N
A
σ— 应力 (单位：Pa)
N — 内力（单位：N）
A — 横截面面积（单位：m )
在内力不变的情况下，构件的横截面面积越大，应力越小，危险性就越小。
案例分析：建筑物的支柱应力计算
如下图是一混凝土方柱的示意图，支柱横截面为边长L=400mm的正方形，支柱顶受轴向压力P=45kN，支柱重力G=22kN，求支柱的底截面l-l上的应力。
解：P+G-N=0
N=P+G=45kN+22kN=67000N
σ= = =418750N/m ≈0.419MPa
N
A
6700N
0.4m×0.4m
N
G
P
思考：为什么拔河比赛时绳子都是多股扭绞在一起的
拔河时的场面
结构的强度与哪些因素有关？
混凝土中放钢筋
荷载
混凝土梁受力结构图
探究三：不同形状纸的强度试验
实践要求：将一张平坦展开的A4纸两边支撑起来，在纸上面竖着放一支笔（如图1）；参照（如图2），将一张A4纸折叠成可伸缩的形状，同样将纸两边支撑起来，在纸上面竖着放笔，放矿泉水瓶。
图1
图2
探究结论：构件的形状影响结构的强度。
工形横梁
角钢
不同截面形状，相同横截面积强度排列顺序
矿泉水瓶
横向凸起的纹路增加强度
货车箱
平行分布的肋条增加强度
影响结构强度的因素：结构的材料、结构的形状。
回顾与总结
选择题
1.家用落地风扇的底座一般做得比较重，这是为了（ ）。
A.增加风扇的强度
B.增加风扇的稳定性
C.安装电线的需要
D.更加美观
答案：B。家用落地风扇的底座一般做得比较重,可降低重心，增加结构的稳定性。
选择题
2.当你设计一个结构，想使其更稳定，下列哪个条件不是必须的（ ）。
A.整体的重量更大
B.重心的垂足在支撑面内
C.支撑面更大
D.整体的重心更低
答案：A。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。
选择题
3.一颗高4m、树干直径约10cm的树移植到另一处，为了抵消外力对树的影响，采用细钢丝或竹竿固定，下列方法最不能达到目的是( )
A．用单根竹竿固定
B．用三根竹竿固定
C．用两根钢丝固定
D．用三根钢丝固定
答案：A。用单根竹竿固定，不能有效抵消外力对树的影响，提高树的稳定性。
4. 如图所示为可移动的篮球架，为了使篮球架前运动员更加安全，有效提升篮球架稳定性的措施可以采用( )
A．增加底座后部面积
B. 底座后部加重
C. 减轻底座后部质量
D．减少底面积
答案：B。增加底座后部质量，能降低整体重心，提高稳定性。
5.结构的形状会影响其强度和稳定性。下列水库坝体结构抵抗水作用最强的是（ ）。
答案：C。结构的支撑面积越大，结构的稳定性好。实体结构抵抗压力的能力比低抗横推力的能力强。

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