2.2 稳固结构的探析 课件-2022-2023学年高中通用技术苏教版（2019）必修《技术与设计2》

任务一：探析结构的稳定性 稳固结构的探析 任务二：探析结构的强度 走入情境 大风天气，为什么有些自行车会被风吹倒，有些自行车却能立得稳稳的？ 思考： 结构的稳定性是指结构在荷载的作用下维持其原有平衡状态的能力。 结构的稳定性 这是结构的重要性质之一！ 结构的稳定性 不倒翁的稳定性如何？ 它为什么能“不倒”呢？ 影响结构稳定性的因素 因素1：重心的高低 结构重心的位置影响着结构的稳定性，重心越低，结构越稳定。 因素1：重心的高低 独脚茶几采用什么方式来保持稳定？ 茶几的高度设计比较低； 底座采用比较重的材料； 台面采用比底座轻的材料。 降低重心，提高稳定性。 影响结构稳定性的因素 影响结构稳定性的因素 日常生活中有哪些设计通过改变产品的重心位置来增加稳定性呢？ 儿童自行车为什么不容易摔倒？ 为什么装了辅助轮之后就会比较稳定？ 影响结构稳定性的因素 支撑面：由支撑点组成的平面，是最外侧的支撑点 连线围成的平面。 影响结构稳定性的因素 注意：接触面与支撑面的区别 问题：哪一把椅子最稳定？ 影响结构稳定性的因素 哪一把椅子的支撑面最大？ 在其他条件相同的情况下，结构与地面接触所形成的的支撑面越大，结构越稳定。 因素2：支撑面的大小 影响结构稳定性的因素 日常生活中有哪些设计通过改变支撑面的大小来增加稳定性呢？ 影响结构稳定性的因素 思考： 人直立时稳定，身体倾斜到一定程度的时候会摔倒，为什么重心降低了，反而不稳定了？ 影响结构稳定性的因素 对于一个处于静止状态的结构而言，如果重心的垂足落在结构的支撑面内，就是稳定的，不会倾倒。 因素3：重心的垂足位置 影响结构稳定性的因素 照相机、摄像机为什么用三角架支撑而不用四角架？五角架……？ 屏风隔断为什么通常都摆成Z字型，而不摆成一字型？ 影响结构稳定性的因素 因素4：结构的形状 结构的形状不同，其稳定性也不同。 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。 影响结构稳定性的因素 结构的稳定性 在产品设计中，结构越稳定越好吗？ 结构的稳定性 生活中不稳定结构的应用： 思考 这些建筑的破坏只是因为缺乏稳定性吗？ 结构的强度 结构的的强度是指结构具有的抵抗被外力破坏的能力。 以上两例属于物体的结构强度不够（抵抗不住外力的破坏） 结构的强度 σ = 内力： 一种抵抗外力与形变的力 受力面积 应力： 构件单位横截面上所产生的内力。 应力可以作为表示结构构件强度的基本指标。 影响结构强度的因素 探究实验：用纸搭桥 结论：结构的形状影响结构的强度 影响结构强度的因素 因素1：结构的形状 三角形结实坚固。 影响结构强度的因素 因素1：结构的形状 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。 影响结构强度的因素 因素1：结构的形状 在结构设计中，一些结构形状只要稍加改变就可以大大提高强度。 比如将平面薄板改为瓦楞板，在薄板制品中加入加强筋或凸缘、翻边结构等。 加强筋 凸缘 翻边 瓦楞板 影响结构强度的因素 VS 玻璃杯 不锈钢杯 结构的强度与材料有关 因素2：结构的材料 影响结构强度的因素 因素2：结构的材料 梁由什么材料制成？ 影响结构强度的因素 因素2：结构的材料 不同材料构成的结构，其强度各不相同。一个坚固的梁必须具有良好的抗拉、抗剪切和抗扭转的性能，所以梁通常由不止一种材料制成。 如一根混凝土梁含有钢筋，混凝土擅长抗压力，而钢筋擅长抗拉力，它们共同形成了非常牢固的结构。 影响结构强度的因素 因素3：结构的连接方式 结构的连接方式直接影响着结构的强度，连接方式多种多样，不同的连接方式、结构形式适用于不同强度要求的场合。 按照构件之间能否转动来分类，可分为铰连接和刚连接。 影响结构强度的因素 因素3：结构的连接方式 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。 影响结构强度的因素 因素3：结构的连接方式 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。 牛刀小试 下面哪些描述是关于材料强度的？ A. 广告牌的架子被大风吹断 B. 塑料椅子被坐塌了 C. 茶杯被碰翻倒 D. 小李骑自行车摔倒了 E. 桥梁被洪水冲垮了 √ √ √ 牛刀小试 为什么拔河比赛的绳子都是多股扭绞在一起的？ 答案：增大横截面积，减小应力， 防止断裂。 牛刀小试 为什么超载的货车容易侧翻？ 答案：重心升高，稳定性变差。 牛刀小试 如图所示是一款篮球架，为了提高其稳定性，下列说法中不正确的是： A. 重心位置要低 B. 平衡块向后移 C. 结构形状要合理 D. 横梁质量要大 D 牛刀小试 如图所示，四个完全相同的圆台，质量均匀分布，按下列方式叠