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(共44张PPT)
1.2稳固结构的探析
【第一章】【结构及其设计】
学习目标
Learning goals
探析结构强度
探析结构的稳定性
探析结构稳定性
第
一
任
务
di
yi
ren
wu
任务一 探析结构稳定性
探究实验（一）
实验：取两个相同的矿泉水瓶放在同一个桌面上，一个空的，一个装小半瓶水。轻轻晃动桌子，比较两个瓶子的稳定性。
猜一猜：哪个瓶子会先倒？
稳定性的含义
结构的稳定性：
结构在荷载的作用下，维持原有平衡状态的能力。
载荷：外力
平衡：是否摇晃、倾倒
这两个瓶子有什么不同，什么影响了他们的稳定性？
实验：取两个相同的矿泉水瓶放在同一个桌面上，一个空的，一个装小半瓶水。轻轻晃动桌子，比较两个瓶子的稳定性。
任务一 探析结构稳定性
探究实验（一）
实验：取两个相同的矿泉水瓶放在同一个桌面上，一个空的，一个装小半瓶水。轻轻晃动桌子，比较两个瓶子的稳定性。
任务一 探析结构稳定性
探究实验（一）
重心位置的高低影响结构的稳定性。
结论1：重心位置越低，结构越稳定。
探究试验（二）
试验：
取两个相同的瓶子放到桌子上，一个正立，一个倒立，施加相同大小的外力，比较二者的稳定性。
猜一猜：哪个瓶子会先倒？
任务一 探析结构稳定性
探究实验（二）
探究试验（二）
试验：
取两个相同的瓶子放到桌子上，一个正立，一个倒立，施加相同大小的外力，比较二者的稳定性。
任务一 探析结构稳定性
探究实验（二）
这两个瓶子有什么不同，什么影响了他们的稳定性？
探究试验（二）
支撑面：
物体与地面接触形成支撑点的连线所构成的面。
接触面：
物体与地面接触形成的面。
支撑面
接触面
支撑面的含义
探究试验（二）
试验：
取两个相同的瓶子放到桌子上，一个正立，一个倒立，施加相同大小的外力，比较二者的稳定性。
任务一 探析结构稳定性
探究实验（二）
影响结构的稳定性的因素2：支撑面的大小。
结论2：支撑面越大，结构越稳定。
课桌的对比。
课桌在结构上有什么变化，这种变化对其稳定性有什么影响？
链接生活：
探究试验（二）
任务一 探析结构稳定性
探究实验（三）
试验：
人竖直站立时稳定，现在身体倾斜到一定角度。
想一想：结果会怎么样？重心怎么变化？
重心降低了，为什么反而不稳定了呢？
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结构稳定的前提条件
对于静止的结构，如果重心所在点的垂线落在结构底面的范围内，就是稳定的。
任务一 探析结构稳定性
探究实验（三）
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桁架结构
以三角形为基本单元
A字梯
空调架
影响结构的稳定性的因素3：
形状影响结构的稳定性，三角形是稳定的结构。
任务一 探析结构稳定性
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学以致用：
如何让它更稳定？
稳定性小结
影响结构稳定性的因素：
1、重心的垂线是否落在支撑面内（前提）
2、重心位置的高低
3、支撑面的大小
4、结构的形状
结构在荷载的作用下，维持原有平衡状态的能力
探析结构强度
第
二
任
务
di
er
ren
wu
生活中，我们时常会看到这样的情况：
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结构的强度指结构具有抵抗被外力破坏的能力。
特征：变形、断裂
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强度的含义
结构的强度
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内力与应力
容许应力：保证构件安全、正常工作所允许承受的最大应力。
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内力与应力
此时应力＞容许应力
此时应力＜容许应力
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结构的强度
结构的强度与我们的生活息息相关，我们要如何提升结构的强度呢？
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技术试验：
用3张A4纸分别模拟三角形、正方形、圆形的桥墩测试承重力及强度测试。
结构强度的影响因素
问：这些桥墩有什么不同
你能从中得出什么结论？
★结构的形状影响结构的强度。
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（1） 结构的形状
（构件截面形状）
结构的强度
★不同横截面形状的构件强度是不一样的。
结构强度的影响因素
400g
600g
550g
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（1） 结构的形状（外部形状）
结构的强度
结构强度的影响因素
桁架结构
金刚石内部结构
蛟龙号壳体结构
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结构的强度
技术试验：
用一个塑料杯、一个纸杯测试承重力及强度测试。
结构强度的影响因素
问：这两个杯子 有什么不同，
你能从中得出什么结论？
★材料影响结构的强度。
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（2） 结构的材料
结构强度的影响因素
同样的物品即使形状相同或者相似，因为制作材料不同，其强度就不同。
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木头
不锈钢
塑料
（2） 结构的材料
结构的强度
结构的强度
潘顿椅
在设计过程中应注意挖掘材料特性所带来的新结构的可能。
结构强度的影响因素
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（2） 结构的材料
结构的强度
结构的强度
结构强度的影响因素
思考：混凝土擅长抗压，钢筋擅长抗拉，现在要设计一个坚固的梁，混凝土梁的钢筋应该如何布置？
所以在不同结构不同要求中，可以选择不同特性的材料搭配组合提高强度。
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结构的强度
结构强度的影响因素
如果你有一个书架的一根木条断开了，你会用什么方式修理？修理后会影响强度吗？
连接方式
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（3） 构件的连接方式
结构的强度
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。
结构强度的影响因素
14:00
（3） 构件的连接方式
结构的强度
结构强度的影响因素
14:00
（3） 构件的连接方式
结构的强度
结构强度的影响因素
连接方式对结构强度的影响还体现在连接件的选择上。
以铆接为例，铝制空心铆钉主要用于受载荷不大的铆接场合，而不锈钢铆钉则用在高拉力、耐腐蚀的场合。
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★铰连接与刚链接
1．结构的强度：
强度小结
2. 影响结构的强度的3个因素
强度
结构的材料
结构的形状
连接方式
a外部形状
b横截面的形状
a刚连接
b铰连接
结构具有的抵抗被外力破坏的能力。
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小结
课堂小结
影响结构稳定性的因素：
1、重心的垂线是否落在支撑面内（前提）
2、重心位置的高低
3、支撑面的大小
4、结构的形状
影响结构强度的因素：
1、结构的形状（外部形状、横截面形状）
2、结构的材料
3、连接方式
课堂练习
课堂导学
课后作业
1.同步导练 第一节
2.课堂导学 基础梳理
下 课 ！
反其道而行:合理利用不稳定结构
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外观：
欹（qi）器是古代一种灌溉用的器皿，口宽底尖，有两个对称的耳朵，挂在一个支架上，可以自由转动。是我国古代劳动人民智慧的结晶。
欹（qi)器
未灌水时罐身略向前倾，灌入适量水后，罐身就直立起，灌满水时，罐子就会一下子倾倒过来，把水倒净，然后又自动复原，等待再次灌水。（重心变化原理）
课外阅读
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文化内涵：
欹器，蕴含着“虚则欹，中则正，满则覆”的深刻寓意，说明骄傲自满，往往向它的对立面—空虚转化。从而告诉人们要谦虚谨慎，不要骄傲自满。
欹（qi)器
自制欹器
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制作任务：
利用矿泉水瓶制作“欹器”，并进行试验测试。体会重心位置变化对于结构稳定性的影响。
制作器材：
矿泉水瓶、剪刀、锥子、竹签

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