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课时2　稳固结构的探析
第一章　结构及其设计
目 录
CONTENTS
任务清单与知识构建
01
案例导学厘清重难点
02
随堂达标检测
03
课时分层训练
04
任务清单与知识构建
1
任务一　探析结构稳定性
1.结构的稳定性是指结构在______的作用下维持其原有____________的能力，它是结构的重要性质之一。影响结构稳定性的因素主要有：_____________________、__________________________________________、_______________。
2.对于一个处于静止状态的结构，_______________________________________，就是稳定的，不会倾倒。
荷载
平衡状态
重心位置的高低
结构与地面接触所形成的支撑面大小
结构的形状
如果结构重心所在点的垂足落在结构的支撑面内
任务二　探析结构强度
1.结构抵抗荷载的能力用______来表示。结构的强度是指___________________________________。
2.内部各质点之间产生一种抵抗外力与形变的力，称为______。构件单位横截面积上的内力称为______，可用公式：δ＝FN/A，其中FN为______，A为____________，δ为______。______可以作为表示结构构件强度的基本指标。
3.结构的强度与_____________、_____________、______________________等因素有密切的关系。
强度
结构具有抵抗被外力破坏的能力
内力
应力
内力
受力面积
应力
应力
结构的形状
使用的材料
构件之间的连接方式
4.三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，加上三角形的支撑构件，可大大增加结构强度。
5.混凝土擅长______；钢筋擅长______。
桥梁分析：桥梁整体受弯曲，上表面受压，下表面受拉，上表面适合放____________钢筋；下表面适合放____________钢筋。
注意：其他结构分析方法相同，利用弯曲状态，判断哪一面受压，哪一面受拉。
抗压
抗拉
少(细)
多(粗)
6.结构的连接方式直接影响结构的强度，若按构件之间能否转动来分类，可分为：
铰连接：___________________________；
刚连接：_________________________________。
可以转动，不可移动
既不能转动，也不能移动
案例导学厘清重难点
2
重难点1　结构的稳定性
结构的稳定性 指结构在荷载的作用下维持其原有平衡状态的能力
影响结构稳定性的主要因素 ①结构重心位置的高低 ②结构与地面接触所形成的支撑面大小 ③结构的形状
提高结构稳定性的方法 ①降低重心 结构稳定的根本原因：对于一个处于静止状态的结构而言，重心的垂足落在结构的支撑面内
②增大结构与地面接触所形成的支撑面(接触点围成的面积，支撑面积通常与接触面积大，支撑面≠接触面)
③改变结构的形状 结构的形状不同，其稳定性也不同。如：由于三角形构成稳定的几何结构，所以建筑上常用的桁架结构往往采用三角形作为基本结构单元
例1 如图所示是一款起重机模型，若发现起吊重物时向右倾倒，有效的改进措施是(　　)
解析　将B处向右移动，与地面形成的支撑面积大，稳定性好，选项B正确。
B
A.降低B处支架的高度 B.将B处支架向右移动
C.降低C处支柱的高度 D.降低重物的高度
变式训练1 如图所示是一款残奥会上运动员比赛时使用的轮椅，该轮椅要求比普通轮椅具有更高的强度和更好的稳定性，如下设计措施中能提高稳定性的是(　　)
解析　两侧车轮呈八字形，扩大了支撑面大小，提高了稳定性，选项C正确。
C
A.选用高强度的合金钢材料 B.增加轮椅钢圈的厚度
C.两侧车轮呈八字形 D.采用透气、弹性好的坐垫
变式训练2 如图所示是小明设计的可折叠梯子，请针对设计的内容进行分析。对于该可折叠梯子，若要提高它展开时的稳定性，下列有效的改进措施是(　　)
解析　A项，增大材料的横截面积，是提高结构强度的措施；B项，该改进措施改变了折叠梯子原本的功能且没有提高稳定性，不符合题意；C项，减小了支撑面积的大小，降低了结构的稳定性。
D
A.增大支撑杆材料的横截面积
B.将支撑杆间的铰连接改为焊接
C.缩短支撑脚之间的距离
D.增加底端踏板及横档的重量
变式训练3 在如图所示的秋千椅中，主要是为了保持结构形状稳定的杆件是(　　)
解析　结构的稳定性还包括结构形状的稳定，2，3构成了三角形稳定结构，选项D正确。
D
A.1、2 　　 B.1、4
C.3、4 　　 D.2、3
重难点2　结构的强度及连接方式
结构的强度 指结构具有的抵抗被外力破坏的能力
内力(FN) 当结构构件受到外力作用时，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 关系表达式：
σ＝FN/A
应力(σ) 构件单位横截面积(A)上所产生的内力(FN)就是应力(σ)。应力可以作为表示结构构件强度的基本指标，当应力达到某一极限值时，结构就会遭到破坏
结构的强度 指结构具有的抵抗被外力破坏的能力
影响结构强度的主要因素 ①结构的形状 ②结构的材料 ③结构的连接方式
提高结构强度的方法 ①改变结构的形状 对强度的影响有两方面：a.结构的外部形状；b.结构构件的横截面形状。
如，三角形是框架结构中最基本的形状之一，它结实、不易变形，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，就可以大大增加其牢固程度。
不同横截面形状的构件所能承受力的程度是不一样的。相同材料，相同截面积，不同截面形状的构件强度不同
相同截面积下，不同横截面形状的强度排列顺序
②更换使用的材料 结构选用强度更好的材料。一般来说，金属材料强度大于木质和塑料材质
③改变构件之间的连接方式 a.不同的连接方式、结构形式适用于不同强度要求的场合
b.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
连接方式 特点 具体形式 实例
铰连接 被连接的构件在连接处不能相对移动，但可相对转动 松螺栓连接、松铆连接、铰链连接、合面连接、销钉连接等 如折叠伞伞骨之间的连接、门与门框的连接等
刚连接 被连接的构件在连接处既不能相对移动，也不能相对转动 榫接、胶接、焊接、紧铆连接、紧固螺栓连接、钉接等 如不可移动的桌腿与桌面的连接、固定铁床架的连接等
A.增大四根脚的间距
B.增加每根脚的宽度
C.选用更厚更硬的木板
D.脚和面板之间的榫接处涂木工胶水
解析　增大四根脚的间距提高了结构的稳定性。与强度无关，故选A。
A
变式训练4 李明同学用相同的胶合板设计制作了两只尺寸相同的小凳(图示)，经过试验，发现甲小凳比乙小凳能承担更大的载荷，其主要原因是(　　)
解析　改变了结构，提高了强度，故选D。
D
A.甲小凳比乙小凳重心位置高
B.甲小凳比乙小凳支撑面积大
C.甲小凳比乙小凳材料强度大
D.甲小凳比乙小凳结构合理
变式训练5 如图所示为钢筋混凝土横梁的受力变形示意图。由于混凝土擅长抗压力，而钢筋擅长抗拉力，为了合理利用钢筋，下列对横梁的分析正确的是(　　)
解析　钢筋抗拉，横梁整体受弯曲，下表面受拉，上表面受压，故选C。
C
A.上部弯曲的程度比下部大，应在上部布置粗钢筋，下部布置细钢筋
B.上下部都弯曲，应在上部和下部布置相同的钢筋
C.上部受压，下部受拉，应在上部布置细钢筋，下部布置粗钢筋
D.上部受拉，下部受压，应在上部布置粗钢筋，下部布置细钢筋
变式训练6 下列关于该A字梯的分析中，正确的是(　　)
解析　选项A：人在攀爬梯子时，拉杆主要受拉，选项错误；选项B：销钉1在腰形槽中可以移动可以转动，属于非刚非铰，选项错误；选项D：梯柱及横杆所使用的材料横截面较大，提高了梯子的强度，选项错误；故选C。
C
A.人在攀爬梯子时，拉杆主要受弯曲
B.图中销钉1与拉杆的连接方式为铰连接
C.人在攀爬梯子时，销钉1主要受剪切力
D.该梯子使用时能保持结构稳定的原因是梯柱及横杆所使用的材料横截面较大
A.窗板与墙板之间的连接属于铰连接
B.窗台板与墙板之间的连接属于刚连接
C.木棍和三脚架都是为了提高强度
D.售货亭下方中间的支撑脚主要是为了提高结构的强度
解析　本题主要考查稳固探析，窗台架与墙板的连接是刚连接，增加三脚架提高了窗台板的抗弯曲能力，提高了结构的强度；木棍使窗板结构稳定，构成三角形稳定结构，提高了稳定性，选项C错误。
C
A.该篮球架属于组合结构
B.底座的接触面积大，可以显著提高篮球架的稳定性
C.增加杆1的横截面积能增大篮球架的强度
D.篮筐3和木篮板4之间的连接件可以为六角螺栓和螺母
解析　与地面接触形成的支撑面大小指接触点围成的面积，接触面积大并不一定支撑面大，所以稳定性并不一定显著提高，选项B错误。
B
A.利用配重箱降低重心，提高了塔吊的稳定性
B.塔吊的底部用高强度的混凝土浇筑，提高了
塔吊的稳定性
C.塔身标准节的斜杆采用角钢，提高了塔身的强度
D.塔身标准节的各个构件之间采用焊接，提高了塔吊的强度
解析　配重箱的作用，使塔吊的重心落在支撑面内，保持稳定，不是降低重心，故选A。
A
随堂达标检测
3
A.与地接触部位装上防滑片
B.支撑杆之间设置调节臂
C.轻质广告板
D.支撑杆采用空心铝管
D
解析　选项D：从材料方面考虑了结构的强度。与稳定性无关，选择D。
如图所示是用硬纸板制作而成的座椅，具有一定的强度，能承受一个成年人的重量。请完成第2～3题。
D
解析　选项D：纸板椅座面的高度与强度无关，选择D。
C
解析　选项C：自攻螺钉连接适合木材的连接，与材料不符，选择C。
4.如图所示是阳台承重结构示意图。挑梁是阳台主要承重构件，一般会在上、下部铺设受力钢筋。下列对挑梁的分析正确的是(　　)
A
解析　挑梁中间固定，两边受到向下的力，受弯曲形变，上边受拉，需要多铺设钢筋，选项A正确。
A.挑梁受弯曲形变﹐上部铺设多根钢筋
B.挑梁受压形变﹐下部铺设多根钢筋
C.挑梁受弯曲形变﹐下部铺设多根钢筋
D.挑梁受压形变，上部铺设多根钢筋
A.增加构件1的长度可以提高台灯支架的稳定性
B.构件之间采用榫接能提高台灯支架的强度
C.台灯能放置稳定的主要原因是重心垂线落在支撑面范围内
D.构件2与水平面之间的倾角设计，主要为了提高支架的强度
D
解析　构件2与水平面之间的倾角设计，作用是使重心的垂线落在支撑面内，提高了结构的稳定性，选择D。
6.如图所示为气动铰链杠杆压紧装置。当活塞杆向右推出时，通过摇杆带动支承杆和铰链杠杆压紧零件，图示是压紧状态。下列分析正确的是(　　)
D
解析　选项A和B：摇杆和铰链杠杆都是三点受力，所以是受弯曲，支承杆是L型，也是三点受力，所以也是受弯曲，活塞杆向右推出过程中是由气缸向右顶出，受压，选项错误；选项C：压紧螺丝与铰链杠杆之间采用螺纹连接，以便调节，选项错误；选项D：只有当压紧螺丝应与夹具体上表面垂直时，螺丝下底面与零件充分接触，才能压紧，选项正确。
A.摇杆受弯曲，铰链杠杆受弯曲，支承杆受弯曲，
活塞杆受拉
B.摇杆受弯曲，铰链杠杆受弯曲，支承杆受拉，活塞杆受压
C.压紧螺丝与铰链杠杆之间采用铰连接
D.压紧状态时，压紧螺丝应与夹具体上表面垂直
4
课时分层训练
基础巩固篇
素养提升篇
1.下列结构中，通过铰连接实现其功能的是(　　)
D
解析　①可以移动，属于非刚非铰；②通过转轴实现，铰连接；③插接，属于非刚非铰；④折叠通过转轴实现，属于铰连接，选择D。
A.①② B.③④
C.①③ D.②④
如图所示是某款可折叠塑钢晾衣架，请完成第2～3题。
C
解析　在两侧晾衣杆上悬挂晾晒衣物时，晾衣杆受弯曲，支撑杆受压，支撑脚受弯曲和受压，支撑杆与支撑脚之间为铰连接，选项C正确。
2.当晾衣架展开，在两侧晾衣杆上悬挂晾晒衣物时，下列相关分析正确的是(　　)
A.晾衣杆受拉、支撑杆受压
B.晾衣杆受压、支撑杆受压
C.支撑脚受压和受弯曲
D.支撑杆与支撑脚之间为刚连接
3.若要增加晾衣架的结构强度，下列措施可行的是(　　)
A.增大左右两个支撑脚的交叉角度
B.增加支撑杆的长度
C.在支撑脚底部增加橡胶套
D.晾衣杆改用内壁更厚的不锈钢管
D
解析　选项A和选项C增强了稳定性，选项错误；选项D：从结构的形状角度增强强度，选项正确。
A.尽可能增加与地面的支撑面积，提高稳定性
B.尽可能增加支撑脚厚度，提高强度
C.增加连接处的强度，以提高整体强度
D.板块间尽可能采用榫接，以利于折叠放置
D
解析　板块间尽可能采用榫接，榫接属于刚连接，不可折叠，选项D错误。
5.如图所示的钢架椅，后面的椅脚安装了活动支撑片。椅脚与支撑片间采用的连接方式比较合理的是(　　)
C
解析　需要转动，需要采用铰连接，选项C符合要求。
A.焊接 B.榫接
C.松铆连接 D.钉接
A.ABCD支架由木质材料换为厚钢管
B.增大D支架材料的截面积
C.适当增大AB脚与CD脚间的距离
D.适当降低高度和面板倾斜度的调节范围
B
解析　增大支架材料的截面积，属于强度问题。故选B。
A.降低文具架的高度
B.增大底部支撑面积
C.采用较重的底座
D.将其中的连接方式由铰连接改为刚连接
D
解析　根据本题题意，D项改变连接方式后，折叠式文具架因为刚连接而形体不可改变，违背了题意，D项错误，A，B，C三项都是增加其稳定性的措施。
A.增大底座的支撑面积
B.缩小立柱的截面积
C.降低衣帽架的高度
D.缩短衣帽钩伸出的长度
B
解析　本题考查了影响结构稳定性的因素。A选项增大支撑面积，能提高结构的稳定性；B选项缩小立柱的截面积，对稳定性没有影响；C选项降低衣帽架的高度，可降低重心，提高稳定性；D选项缩短衣帽钩的长度，使重心的垂线落在支撑面的范围内，可提高稳定性。
9.如图是一种用于高空作业的升降机，为了提高其稳定性，设计者可以采取的措施是(　　)
D
解析　增大支撑脚之间的距离，增加了支撑面的大小，提高了结构的稳定性，选项D正确。
A.减小车子的质量
B.增加升降台的质量
C.升降台四周装围栏
D.增大支撑脚之间的距离
10.如图所示是一款可移动的显示器支架。支撑臂和支撑平台可以沿着支撑柱上下移动，在不影响功能实现的前提下，为了提髙显示器支架的强度，下列措施中合理的是(　　)
D
解析　增大支撑柱的横截面，改变了结构的形状，提高了结构的强度，选项D正确。
A.增大底座的支撑面积
B.将支撑臂与支撑柱的连接方式改为紧铆连接
C.降低显示器支架的高度
D.增大支撑柱的横截面
A.换用直径较粗的钢筋
B.降低花盆架的整体高度
C.在底座增加呈三角形结构的支杆
D.构件间采用焊接连接
B
解析　选项A和选项C从结构的形状方向改变结构的强度，选项D从连接方式角度改变结构的强度，故选B。
12.如图所示玻璃锅盖，能够直立在桌面上，下列能够提高该结构稳定性的措施是(　　)
A
解析　增加锅盖手柄乙的宽度，增加了支撑面的大小，提高了稳定性，故选A。
A.增加锅盖手柄乙的宽度
B.缩短与桌面接触手柄乙的长度
C.把塑料手柄换成铝合金手柄
D.加长直立手柄甲的长度
A
13.如图所示，针对甲图桌子结构的不足之处，现改进成乙图结构。下列关于该结构改进的说法中正确的是(　　)
解析　没有增加支撑面积，但改变了结构的形状，提高了结构的强度，故选A。
A.主要目的是通过改变结构形状来提高强度
B.主要目的是通过改变结构形状来提高稳定性
C.主要目的是通过改变与地面接触面来提高强度
D.主要目的是通过改变支撑面大小提高稳定性
14.如图所示为常见的学生课桌，以下关于课桌的结构分析合理的是(　　)
A
解析　选项B：采用可拆卸结构可以实现，可拆卸结构不一定是铰连接，选项错误；选项C：焊接主要是为了提高强度，选项错误；选项D：桌脚安装防滑垫没有增大支撑面积，但可以提高结构的环境适应能力，选项错误；故选择A。
A.桌面采用比传统复合板更好的新型塑钢材料，目的是
为了提高强度
B.为了调节桌面高度，构件之间的连接必须设计成铰连接
C.桌脚和横档用焊接主要是为了提高稳定性
D.桌脚安装防滑垫的目的是增大支撑面积，提高稳定性
15.如图所示是一款跷跷板房子，随着人的行走，物品的放置，风力的改变导致房子的不平衡和旋转。下列关于该跷跷板房子的分析中不正确的是(　　)
C
解析　支撑柱是为了实现结构的功能，并利用不稳定结构实现了旋转，故选C。
A.支撑柱跟房子的连接属于铰连接
B.支撑柱跟地面连接属于刚连接
C.支撑柱是为了提高房子的强度和稳定性
D.房子采用轻质高强度材料，是为了提高结构的强度
16.如图所示的宝宝餐椅，若要提高它的稳定性，以下的改进措施有效的是(　　)
D
解析　选项A：改变结构的形状，提高了结构的强度，选项错误；选项B：接触面不是支撑面，选项错误；选项C：提高了重心的高度，稳定性变差，选项错误；选项D：增加了支撑面的大小，提高了稳定性，故选D。
A.增加椅腿材料的直径
B.可通过增加椅腿与地面的接触面提高稳定性
C.增大桌面的宽度
D.增加前后椅腿之间的距离
A.金属连接件1与靠背宜采用自攻螺钉连接
B.背撑与扶手的连接属于刚连接
C.背撑增加了斜板与底板间的连接强度
D.使用时，斜板的主要受力形式为受弯曲
C
解析　背撑增加了椅子的整体强度，但与斜板与底板间的连接强度无关，故选C。
A
解析　选项A：可拉升(可移动)属于非刚非铰，故选A。
如图所示是两个采用不同斜杆件的金属三脚架，承托重物的方式也不同。请完成第19～20题。
A
解析　构件的强度与构件的截面形状有关，扁钢具有较强的抗拉性能，故选A。
19.图甲与图乙的斜杆件都采用扁钢，发现图甲比
图乙所承托的重物要重得多。这说明(　　)
A.扁钢有较强的抗拉能力
B.图甲的结构构件连接强度更大
C.图甲结构重心低
D.扁钢有较强的抗压能力
20.把图乙的斜杆件扁钢换成同截面大小的角钢，所承托的重物质量就增大，这说明(　　)
A.不同材料的构件强度不同
B.构件之间采用不同截面形状，结构强度不同
C.构件的强度与构件的截面形状无关
D.采用不同的连接方式，结构强度不同
B
解析　构件的强度与构件的截面形状有关，角钢具有较强的抗压性能，故选B。
A.该可折叠收纳架的主体属于框架结构
B.该可折叠收纳架放置物品时若重心的垂线落在结构底面的范围内，就是稳定的
C.该可折叠收纳架与地面的接触面太小所以结构不稳定
D.长条形实木构成的可折叠处采用铰连接
C
解析　支撑面大小是指接触点围成的大小，所以接触面小，支撑面不一定小，选项C错误。
B
A.天平两边放置相同重物时，悬臂受弯曲，应选用抗
弯曲材料
B.连接处a、连接处b均采用铰连接
C.连接处a和连接处b若采用螺栓螺母连接，可以实现拆卸
收纳功能
D.若两端放置重物质量相差过大，可能使天平秤稳定性变差
解析　连接处a需要转动，属于铰连接，连接处b不需要转动，属于刚连接，选项B错误。
B
3.如图所示结构，立柱利用膨胀螺栓固定在墙壁上，在转动件上施加力F时，下列说法正确的是(　　)
解析　转动件受弯曲，铆钉受剪切，支撑件受拉；转动件与立柱之间的连接是铰连接。故选B。
A.转动件受拉，支撑件受拉
B.转动件与支撑件之间的连接既不是铰连接也不是刚连接
C.铆钉受弯曲
D.转动件与立柱之间的连接是刚连接
C
A.滑块1和连杆1、摆杆1和滑槽之间可以采用松铆连接
B.在力F的作用下，滑块1向左运动、滑块2向右运动
C.在力F的作用下，连杆1、连杆2和摆杆2的主要受力
形式都是受拉
D.摆杆1、摆杆2可以选用抗弯曲性能强的材料制作
解析　在力F作用下，摆杆1逆时针旋转，带动滑块1向左移动，同时连杆2向左移动，使摆杆2绕中心转轴顺时针旋转，带动连杆3使滑块2向右移动。连杆1和连杆2受拉，摆杆2受弯曲。故选C。
B
A.增加底座AB两点间的距离b有利于提高稳定性
B.空载时塔式起重机的重心应在立柱的右边
C.在测试空载时的稳定性时，应测试所加平衡块的最大重量
D.在测试满载时的稳定性时，应测试所吊重物在最右边的最大
重量
解析　不管在空载时还是起吊时，重心应在立柱的中间，故选B。
A
A.手柄1和齿轮柄之间是刚连接
B.钻孔操作过程中，钻头主要受压和受扭转
C.钻夹头钥匙可调节钻头夹持范围，安装不同
规格的钻头
D.钻夹头钥匙在夹紧钻头时，钥匙柄主要是弯曲
解析　手柄1和齿轮柄之间，为了方便操作，是铰连接，故选A。
C
7.如图所示是比较不同形状的纸板承受压力的大小试验，下列理解不正确的是(　　)
解析　纸板的主要受力形式为受弯曲，瓦楞状结构的抗压能力与其放置方向也有关。
A.平面形纸板的抗压能力比拱形纸板弱
B.纸板弯成拱形的跨度越小，其抗压能力一般也越强
C.平面形纸板的抗压试验中，纸板主要受力形式为受压
D.把纸板折成瓦楞状，其抗压能力可能比平面形纸板更弱
B
A.刹车时，上闸瓦受弯曲，连杆1受拉，
手柄受弯曲，转动轮受扭转
B.连接1，连接2，转动轮与转动轴之间均为铰
连接
C.力F撤去后，为了能取消刹车动作，配重应加在A处
D.为提高刹车时的稳定性，演示结构重心应偏右侧
解析　选项B：转动轮与转动轴之间应为刚连接，否则无法实现传动和刹车，选项错误。
B
A.活塞杆沿箭头方向运动，可夹紧工件
B.工件被夹紧时，各连杆均受拉
C.夹持杆宜采用抗弯曲性能好的材料制作
D.连杆1、3与支架，连杆2、4与夹持杆之间均为铰连接
解析　本题主要考查结构受力。活塞杆沿箭头方向运动时，连杆1和连杆3受压，连杆2和连杆4受压，夹持手受弯曲，将工件夹紧，选项B错误。
D
A.推拉杆向上运动时实现了对工件的松开
B.工件被夹紧时，曲柄受弯曲，连杆受弯曲，摇杆受弯曲，压块受压
C.连杆设计成“T”字形，实现了对装置的限位功能
D.腰形孔长度增至虚线框位置，可以夹持更大的工件
解析　左边腰形孔的长度会影响压块的最大活动范围，右边腰形孔的长度没有影响，选项D不正确。
B
A.连杆与支撑杆之间的连接属于铰连接
B.连杆受压
C.驱动杆主要受弯曲
D.支撑杆主要受弯曲
解析　选项B：连杆为二力杆，结合阻力P的方向，连杆受拉，选项错误。
B
A.A处应为铰连接
B.A、B两处都应是铰连接
C.C处的螺栓主要受力形式是受剪切
D.升降台上放置货物，缓慢下降的过程中，液压杆的
主要受力形式是受压
解析　A处铰连接，B处既不是铰连接又不是刚连接，选项B错误。
B
13.如图所示的摇杆机构，当手柄转动时，滑动臂会左右摆动。下列选项中说法合理的是(　　)
解析　底座做重点或做大点，可以增大结构的稳定性。故选B。
A.转动轴与转动臂应为铰连接，转动轴与摇臂应为刚连接
B.当滑动臂摇摆时，会对支架产生推力，为了增加整个结构的稳定性，可以把底座做重点或做大点
C.整个运动过程中，转动臂受弯曲，摇臂受扭转
D.整个运动过程中，转动轴受弯曲
B
14.如图所示是一夹紧机构初步方案，转动手柄，丝杆带动夹头上下摆动，实现对工件的夹紧。下列说法正确的是(　　)
解析　选项A：丝杠与连接杆的连接，可以转动也可以移动，不是刚连接也不是铰连接，丝杠与U型杆的连接为铰连接，选项错误；选项C：手柄主要受弯曲，选项错误；选项D：夹头与U型杆的连接改为刚连接，原有功能受影响，选项D错误。
A.丝杠与连接杆的连接为铰连接，丝杠与U型杆的连接
为刚连接
B.夹头向下压紧工件后，手柄停止旋进，此时丝杆主要受压
C.当转动手柄夹紧工件时，手柄受扭转、丝杠主要受剪切
D.可以将夹头与U型杆的连接改为焊接来提高机构的整体强度
B
15.如图所示是某种果树修枝用压力剪，由6个构件通过松铆连接组成，下列说法中正确的是(　　)
解析　选项B：铆钉1、2固定在构件1上面，构件4起加固作用，因此构件4和构件1不会有相对移动，为刚连接，选项正确。
A.剪切时构件4受压，构件2受弯曲，铆钉受剪切
B.构件1与构件4的连接方式是刚连接
C.构件1前端设计成向内凹的弧形主要是为了美观
D.手柄上增加橡胶壳套主要是为了增加强度
C
16.如图所示是一种手动冲压机，扳动手柄，通过连杆带动压杆运动。下列关于该冲压机的分析中，正确的是(　　)
解析　选项A：能移动，属于非刚非铰，选项错误；选项B：冲压时连杆受拉，选项错误；选项D：压杆向下运动，选项错误；选项C：利用平时重心的偏移，提高操作时的稳定性，选项C正确。
A.压杆只能上下移动，不能转动，压杆与机座之间的
连接属于刚连接
B.冲压时连杆受压
C.冲压机重心的垂线偏离支撑面中心，提高了冲压时的稳定性
D.手柄上施加力F时，压杆向上运动
D
17. 为了方便给同学们上网课，张老师制作了如图所示的手机拍摄支架。其中手机托架用薄铁板制作，其余构件采用未经刨平的木料，各部分用铁钉连接。下列说法中正确的是(　　)
解析　连杆1主要受拉，故可以用绳子代替，D正确。
A.用绳子连接A、B处的钉子时支架整体稳定性比
连接A、C处时要好
B.若去掉四颗自攻螺钉支架的整体稳定性会更好
C.为提高整体稳定性，可将立柱安装位置左移使支架自身重心投影落在支撑面中心
D.连杆1可用绳子替代
D
18.如图所示是一款多功能平板支撑架，下列关于该支撑架的分析中，错误的是(　　)
解析　选项D：支架1是二力直杆，受拉，支架2三点受力，受压和受弯曲为主，选项错误。
A.平板支架重心的垂线偏离支撑面中心，提高了夹持时的稳定性
B.各处连接均采用铰连接，可实现多角度调节
C.通过弹簧辅助，增加稳固性
D.支架1受弯曲，支架2受拉
D
A.高度调节完毕后，支撑柱1和支撑柱3的连接方式是刚连接
B.桌脚套上橡胶套后，离地面一定距离，能提高课桌的稳定性
C.横档的设计提高了桌子的稳定性和强度
D.学生趴在桌面上睡觉时，桌面板主要受压
解析　选项A：高度调节完毕后，整个桌子高度要固定，选项正确；选项B：桌脚套上橡胶套后，离地面一定距离，可以适应凹凸不平的地面，提高了课桌的稳定性，选项正确；选项C：如果没有横档，则桌子在受到水平方向作用力时会倒下，同时两边支撑柱和抽屉的连接处易断，选项正确；选项D：学生趴在桌面上睡觉时，桌面板一面受力往下压，另一面悬空，所以桌面板受弯曲，选项错误。课时2　稳固结构的探析
任务一　探析结构稳定性
1.结构的稳定性是指结构在________的作用下维持其原有____________的能力，它是结构的重要性质之一。影响结构稳定性的因素主要有：________________、________________________、____________。
2.对于一个处于静止状态的结构，____________________________________，就是稳定的，不会倾倒。
任务二　探析结构强度
1.结构抵抗荷载的能力用________来表示。结构的强度是指________________________。
2.内部各质点之间产生一种抵抗外力与形变的力，称为________。构件单位横截面积上的内力称为________，可用公式：δ＝FN/A，其中FN为________，A为____________，δ为________。____________可以作为表示结构构件强度的基本指标。
3.结构的强度与____________、____________、____________________等因素有密切的关系。
4.三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，加上三角形的支撑构件，可大大增加结构强度。
5.混凝土擅长________；钢筋擅长________。
桥梁分析：桥梁整体受弯曲，上表面受压，下表面受拉，上表面适合放________钢筋；下表面适合放________钢筋。
注意：其他结构分析方法相同，利用弯曲状态，判断哪一面受压，哪一面受拉。
6.结构的连接方式直接影响结构的强度，若按构件之间能否转动来分类，可分为：
铰连接：____________________；
刚连接：________________________。
重难点1　结构的稳定性
结构的稳定性 指结构在荷载的作用下维持其原有平衡状态的能力
影响结构稳定性的主要因素 ①结构重心位置的高低 ②结构与地面接触所形成的支撑面大小 ③结构的形状
提高结构稳定性的方法 ①降低重心 结构稳定的根本原因：对于一个处于静止状态的结构而言，重心的垂足落在结构的支撑面内
②增大结构与地面接触所形成的支撑面(接触点围成的面积，支撑面积通常与接触面积大，支撑面≠接触面)
③改变结构的形状 结构的形状不同，其稳定性也不同。如：由于三角形构成稳定的几何结构，所以建筑上常用的桁架结构往往采用三角形作为基本结构单元
例1 如图所示是一款起重机模型，若发现起吊重物时向右倾倒，有效的改进措施是(　　)
A.降低B处支架的高度 B.将B处支架向右移动
C.降低C处支柱的高度 D.降低重物的高度
听课笔记　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
变式训练1 如图所示是一款残奥会上运动员比赛时使用的轮椅，该轮椅要求比普通轮椅具有更高的强度和更好的稳定性，如下设计措施中能提高稳定性的是(　　)
A.选用高强度的合金钢材料
B.增加轮椅钢圈的厚度
C.两侧车轮呈八字形
D.采用透气、弹性好的坐垫
变式训练2 如图所示是小明设计的可折叠梯子，请针对设计的内容进行分析。对于该可折叠梯子，若要提高它展开时的稳定性，下列有效的改进措施是(　　)
A.增大支撑杆材料的横截面积
B.将支撑杆间的铰连接改为焊接
C.缩短支撑脚之间的距离
D.增加底端踏板及横档的重量
变式训练3 在如图所示的秋千椅中，主要是为了保持结构形状稳定的杆件是(　　)
A.1、2 　　 B.1、4
C.3、4 　　 D.2、3
重难点2　结构的强度及连接方式
结构的强度 指结构具有的抵抗被外力破坏的能力
内力(FN) 当结构构件受到外力作用时，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 关系表达式： σ＝FN/A
应力(σ) 构件单位横截面积(A)上所产生的内力(FN)就是应力(σ)。应力可以作为表示结构构件强度的基本指标，当应力达到某一极限值时，结构就会遭到破坏
影响结构强度的主要因素 ①结构的形状 ②结构的材料 ③结构的连接方式
提高结构强度的方法 ①改变结构的形状 对强度的影响有两方面：a.结构的外部形状；b.结构构件的横截面形状。 如，三角形是框架结构中最基本的形状之一，它结实、不易变形，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，就可以大大增加其牢固程度。 不同横截面形状的构件所能承受力的程度是不一样的。相同材料，相同截面积，不同截面形状的构件强度不同 相同截面积下，不同横截面形状的强度排列顺序
②更换使用的材料 结构选用强度更好的材料。一般来说，金属材料强度大于木质和塑料材质
③改变构件之间的连接方式 a.不同的连接方式、结构形式适用于不同强度要求的场合 b.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
例2 如图所示的茶几是由一块木板分割的多个部件组装而成。以下措施中，不能提高茶几强度的是(　　)
A.增大四根脚的间距
B.增加每根脚的宽度
C.选用更厚更硬的木板
D.脚和面板之间的榫接处涂木工胶水
听课笔记　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
变式训练4 李明同学用相同的胶合板设计制作了两只尺寸相同的小凳(图示)，经过试验，发现甲小凳比乙小凳能承担更大的载荷，其主要原因是(　　)
A.甲小凳比乙小凳重心位置高
B.甲小凳比乙小凳支撑面积大
C.甲小凳比乙小凳材料强度大
D.甲小凳比乙小凳结构合理
变式训练5 如图所示为钢筋混凝土横梁的受力变形示意图。由于混凝土擅长抗压力，而钢筋擅长抗拉力，为了合理利用钢筋，下列对横梁的分析正确的是(　　)
A.上部弯曲的程度比下部大，应在上部布置粗钢筋，下部布置细钢筋
B.上下部都弯曲，应在上部和下部布置相同的钢筋
C.上部受压，下部受拉，应在上部布置细钢筋，下部布置粗钢筋
D.上部受拉，下部受压，应在上部布置粗钢筋，下部布置细钢筋
变式训练6 下列关于该A字梯的分析中，正确的是(　　)
A.人在攀爬梯子时，拉杆主要受弯曲
B.图中销钉1与拉杆的连接方式为铰连接
C.人在攀爬梯子时，销钉1主要受剪切力
D.该梯子使用时能保持结构稳定的原因是梯柱及横杆所使用的材料横截面较大
例3 如图所示的木制售货亭，窗台板和三脚架固定在墙板上，窗板向上翻转后用木棍支撑。下列关于该售货亭结构的分析中不正确的是(　　)
A.窗板与墙板之间的连接属于铰连接
B.窗台板与墙板之间的连接属于刚连接
C.木棍和三脚架都是为了提高强度
D.售货亭下方中间的支撑脚主要是为了提高结构的强度
听课笔记　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
变式训练7 如图所示的篮球架，下列关于篮球架的分析，不正确的是(　　)
A.该篮球架属于组合结构
B.底座的接触面积大，可以显著提高篮球架的稳定性
C.增加杆1的横截面积能增大篮球架的强度
D.篮筐3和木篮板4之间的连接件可以为六角螺栓和螺母
变式训练8 如图所示的塔吊是建筑工地上常用的起重设备，为方便制造和运输，塔身是由一块块“标准节”连接而成，以下关于塔吊稳定性和强度的分析中，说法不正确的是(　　)
A.利用配重箱降低重心，提高了塔吊的稳定性
B.塔吊的底部用高强度的混凝土浇筑，提高了塔吊的稳定性
C.塔身标准节的斜杆采用角钢，提高了塔身的强度
D.塔身标准节的各个构件之间采用焊接，提高了塔吊的强度
1.如图所示的广告架，以下并非从提高稳定性方面考虑的是(　　)
A.与地接触部位装上防滑片
B.支撑杆之间设置调节臂
C.轻质广告板
D.支撑杆采用空心铝管
如图所示是用硬纸板制作而成的座椅，具有一定的强度，能承受一个成年人的重量。请完成第2～3题。
2.以下不属于影响座椅强度的主要因素是(　　)
A.硬纸板的强度
B.硬纸板连接处的结构
C.硬纸板与硬纸板之间的连接方式
D.纸板椅座面的高度
3.下列连接方式中，不适合用于该座椅中硬纸板之间连接的是(　　)
A.插接 B.铰连接
C.自攻螺钉连接 D.纸箱钉连接
4.如图所示是阳台承重结构示意图。挑梁是阳台主要承重构件，一般会在上、下部铺设受力钢筋。下列对挑梁的分析正确的是(　　)
A.挑梁受弯曲形变﹐上部铺设多根钢筋
B.挑梁受压形变﹐下部铺设多根钢筋
C.挑梁受弯曲形变﹐下部铺设多根钢筋
D.挑梁受压形变，上部铺设多根钢筋
5.如图所示为小明设计的一款木质台灯结构，下列对该台灯结构的分析中，不恰当的是(　　)
A.增加构件1的长度可以提高台灯支架的稳定性
B.构件之间采用榫接能提高台灯支架的强度
C.台灯能放置稳定的主要原因是重心垂线落在支撑面范围内
D.构件2与水平面之间的倾角设计，主要为了提高支架的强度
6.如图所示为气动铰链杠杆压紧装置。当活塞杆向右推出时，通过摇杆带动支承杆和铰链杠杆压紧零件，图示是压紧状态。下列分析正确的是(　　)
A.摇杆受弯曲，铰链杠杆受弯曲，支承杆受弯曲，活塞杆受拉
B.摇杆受弯曲，铰链杠杆受弯曲，支承杆受拉，活塞杆受压
C.压紧螺丝与铰链杠杆之间采用铰连接
D.压紧状态时，压紧螺丝应与夹具体上表面垂直
课时2　稳固结构的探析
任务清单与知识构建
任务一
1.荷载　平衡状态　重心位置的高低　结构与地面接触所形成的支撑面大小　结构的形状
2.如果结构重心所在点的垂足落在结构的支撑面内
任务二
1.强度　结构具有抵抗被外力破坏的能力
2.内力　应力　内力　受力面积　应力　应力
3.结构的形状　使用的材料　构件之间的连接方式
5.抗压　抗拉　少(细)　多(粗)
6.可以转动，不可移动　既不能转动，也不能移动
案例导学厘清重难点
例1　B　[将B处向右移动，与地面形成的支撑面积大，稳定性好，选项B正确。]
变式训练1　C　[两侧车轮呈八字形，扩大了支撑面大小，提高了稳定性，选项C正确。]
变式训练2　D　[A项，增大材料的横截面积，是提高结构强度的措施；B项，该改进措施改变了折叠梯子原本的功能且没有提高稳定性，不符合题意；C项，减小了支撑面积的大小，降低了结构的稳定性。]
变式训练3　D　[结构的稳定性还包括结构形状的稳定，2，3构成了三角形稳定结构，选项D正确。]
例2　A　[增大四根脚的间距提高了结构的稳定性。与强度无关，故选A。]
变式训练4　D　[改变了结构，提高了强度，故选D。]
变式训练5　C　[钢筋抗拉，横梁整体受弯曲，下表面受拉，上表面受压，故选C。]
变式训练6　C　[选项A：人在攀爬梯子时，拉杆主要受拉，选项错误；选项B：销钉1在腰形槽中可以移动可以转动，属于非刚非铰，选项错误；选项D：梯柱及横杆所使用的材料横截面较大，提高了梯子的强度，选项错误；故选C。]
例3　C　[本题主要考查稳固探析，窗台架与墙板的连接是刚连接，增加三脚架提高了窗台板的抗弯曲能力，提高了结构的强度；木棍使窗板结构稳定，构成三角形稳定结构，提高了稳定性，选项C错误。]
变式训练7　B　[与地面接触形成的支撑面大小指接触点围成的面积，接触面积大并不一定支撑面大，所以稳定性并不一定显著提高，选项B错误。]
变式训练8　A　[配重箱的作用，使塔吊的重心落在支撑面内，保持稳定，不是降低重心，故选A。]
随堂达标检测
1.D　[选项D：从材料方面考虑了结构的强度。与稳定性无关，选择D。]
2.D　[选项D：纸板椅座面的高度与强度无关，选择D。]
3.C　[选项C：自攻螺钉连接适合木材的连接，与材料不符，选择C。]
4.A　[挑梁中间固定，两边受到向下的力，受弯曲形变，上边受拉，需要多铺设钢筋，选项A正确。]
5.D　[构件2与水平面之间的倾角设计，作用是使重心的垂线落在支撑面内，提高了结构的稳定性，选择D。]
6.D　[选项A和B：摇杆和铰链杠杆都是三点受力，所以是受弯曲，支承杆是L型，也是三点受力，所以也是受弯曲，活塞杆向右推出过程中是由气缸向右顶出，受压，选项错误；选项C：压紧螺丝与铰链杠杆之间采用螺纹连接，以便调节，选项错误；选项D：只有当压紧螺丝应与夹具体上表面垂直时，螺丝下底面与零件充分接触，才能压紧，选项正确。]

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