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(共18张PPT)
第一章 结构及其设计
第二节 探究结构
（第2课时）
教学内容
学习目标
从力学的角度理解结构，理解结构对技术产品及其功能实现的独特价值。
了解结构的一般分类和简单的受力分析方法。
学会分析影响结构稳定性和结构强度的因素，能够写出试验报告。
能进行简单的结构设计，学会绘制设计图样，并做出原型或模型。
能从文化和技术的角度欣赏并评价典型结构。
引入
以设计一个课桌为例
要保证稳定
要足够坚固
要满足基本的功能需求
各部分连接要牢固
结构不光要稳定，还要坚固，结构要坚固就需要研究结构的强度，以及构件之间的连接方式。
设计一个结构，除了考虑结构的稳定性，还有什么因素？
（一）强度与应力
当外力作用于构件时，构件产生变形，原来各质点在固有内力作用下的平衡状况被破坏，各相邻质点之间产生了附加的相互作用力，这种相互作用力称为附加内力。
在讨论构件的强度等问题时，常将附加内力简称为内力。
二、结构的强度
内
力
外力
外力
内力是由外力引起的，是对变形的一种抵抗。
思考：
哪些因素会影响内力的大小？
二、结构的强度
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。
构件必须具有抵抗被破坏的能力，这种能力称作强度。
实践活动：纸条的承重试验
在一张纸上，分别裁剪出1mm、2mm、3mm的纸条，分别测试其承重能力。
使用器材：支架、纸条、长尾夹、50g钩码。
分组完成试验，并记录试验结果。
提醒：添钩码前，先用手捏住上面的钩码，增加钩码后再放开，随时注意纸条可能断裂。
二、结构的强度
（一）强度与应力
σ =
σ — 应力
N — 内力
A — 横截面面积
应力的单位是帕，符号是Pa
工程上常使用兆帕（MPa）作为单位
二、结构的强度
在内力不变的情况下，构件的横截面面积越大，结构强度越高。
同截面垂直的应力称为正应力或法向应力，同截面相切的应力称为剪应力或切应力。
如柱体垂直受压时，其横截面上的应力就是正应力；物体被剪切时，剪切面上就有剪应力；而梁弯曲变形时，其横截面上除了具有正应力外，还有剪应力。
构件单位横截面面积所受的内力称为构件的应力。
应力、内力和横截面面积之间的关系为：
（二）强度与材料
观察不同型号的钢材，不同温度下，表现出不同的应力数值。
不同材料强度不同。同一个构件，使用纸、塑料、木、铁材料制作，得到的产品强度也不同。
二、结构的强度
（二）强度与材料
钢筋混凝土：钢筋砼 [tóng]
混凝土具有较强的抗压强度，但是抗拉强度较低。
钢筋具有非常好的抗拉强度，弥补混凝土的不足。
二者有相似的膨胀系数，相互间有非常好的粘结力。
思考：从结构的角度分析，钢筋安装在混凝土的哪个位置？靠近上边、中间、靠近下方。
二、结构的强度
上部受_____力
下部受_____力
（三）强度与形状
使用同样大小的A5纸张，制作各种形状的截面，包括三角形、正方形、原型、U形、W形等。
将结构搭在间距18cm的两个支架之间，可用2个凳子试验，然后增加钩码，记录不同形状的强度情况。
实践活动：不同截面形状强度对比试验
强度与形状有关，下列的形状，你认为哪一种强度最大？
二、结构的强度
（三）强度与形状
立即行动：分析改变形状增加强度的方法。
二、结构的强度
立即行动：说说生活中还有哪些通过改变形状增加强度的案例。
立即行动：如何增加框架、画框的强度。
二、结构的强度
思考：同样的形状，同样的材料，还有什么因素影响结构强度？
扑克牌搭建，对比用透明胶带粘贴，和不粘贴的情况，结构的强度。
榫卯结构：广泛应用于中国古建筑和家具。
三、结构的连接
三、结构的连接
常见的榫卯结构
（三）强度与形状
常见的连接方式
二、结构的强度
焊接
铆[mǎo]接
铰接
螺栓连接
胶接
绳系、胶接（万能胶、热熔胶、双面胶、水泥等）
技术试验展示
将三脚架放在光滑的台面上，在三脚架上加载重物，观察三脚架的几何形状会发生什么变化。
四、结构的强度和稳定性试验
将3条长30cm、横截面为10mm×10mm的木棍销接在一个圆盘上，组成一个三脚架。
在三脚架的3条腿处拴上橡皮筋，重复试验1的加载过程，观察橡皮筋的变化，并记录橡皮筋的长度变化。橡皮筋发生的变化说明了什么？
用弹簧测力计替代橡皮筋，重复试验1的加载过程，记录弹簧测力计的读数。
通过技术试验加深对知识的理解，了解影响结构强度和稳定性的多种因素。
总结
谢谢!

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