1.2 探究结构 课件-2024-2025学年高中通用技术粤科版（2019）必修 技术与设计2

1.2 探究结构 授课者：XXX MXZZ 2024.09.12 学习目标 01 03 02 结构的稳定性及其影响因素 结构的连接 结构的强度及其影响因素 结构的稳定性及其影响因素 01 导入 请欣赏潮剧梯子功，谈谈你的感受。 ▲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、结构的稳定性及其影响因素 自重、外力 不变形、不倾倒 思考：结构的稳定性跟哪些因素有关？ 探究一：A字形梯为什么载人时能保持稳定？ 试验探究：影响结构稳定性的因素 两梯面与横杆构成了稳定的三角形，使得梯子能承受人体的压力。 ▲结论一：结构的稳定性与它的几何形状有关 问：你能举出生活中应用三角形稳定性来设计结构的例子吗？ 几何形状与结构稳定性 建筑上常用的桁架 空调支架 三脚架 折叠镜子 探究二：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？ 试验探究：影响结构稳定性的因素 ▲结论二： 结构的稳定性与支撑面的大小有关 来源于：广州共享课堂 思考：哪个凳子更稳定？ 试验探究：影响结构稳定性的因素 √ 铃芽之旅中的三条腿凳子 思考：哪个凳子更稳定？ 试验探究：影响结构稳定性的因素 ▲接触面不等于支撑面 接触面：物体与地面接触形成的面 支撑面：物体与地面接触形成支撑点的连线与地面构成的面。 铃芽之旅中的三条腿凳子 问：你能举出生活中运用支撑面提高结构稳定性的例子吗？ 支撑面面积大小与结构稳定性 高压线架 埃菲尔铁塔 落地风扇 移动护栏 探究三：你听过“一瓶不动半瓶摇”吗？装多少水的矿泉水瓶最稳定？ 试验探究：影响稳定性的因素 来源：公众号（灵魂牛角尖）推文【一瓶不动半瓶摇，装多少水饮料瓶最不容易翻倒？】 在我国，经常会用“一瓶不动半瓶摇”来形容一个人办事不靠谱，比上不足比下有余，自己一知半解却喜欢炫耀。类似的说法还有半瓶醋、半吊子等，都是类似的意思。 但是这也引出了一个有趣的想法——根据大家的生活经验，空瓶子和装满水的瓶子都特别容易翻倒，但是只装一部分水的瓶子就会稳当很多。 探究三：你听过“一瓶不动半瓶摇”吗？装多少水的矿泉水瓶最稳定？ 试验探究：影响稳定性的因素 ▲结论三： 结构的稳定性与重心位置有关 问：你能举出生活中运用降低重心提高结构稳定性的例子吗？ 重心位置与结构稳定性 不倒翁 扎马步 装货使上轻下重 思考：比萨斜塔为什么斜而不倒？ 请看视频演示 找到相应的演示过程，帮助学生理解 演示视频来源：国家中小学智慧教育平台 授课教师：高远洪《探究结构》 思考：比萨斜塔为什么斜而不倒？ ▲重心垂线落在支撑面内，物体才稳定。 拓展：欹[qi]器（虚则欹，中则正，满则覆） 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 影响结构稳定性的因素 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？ 是为了使它在被碰到时容易倾覆， 从而预防运动员在跨栏跑过程中受伤 思考：是不是所有结构都应该保证稳定？ 讨论:列举生活中不稳定的结构实现一定功能的例子。 知识拓展 不稳定结构应用例子：收缩性大门、升降机、晾衣架——压缩空间、释放空间 结构的强度 02 ▲结构的强度是指结构具有抵抗被破坏的能力。 二、结构的强度 思考：结构的强度跟哪些因素有关？ 探究1：用相同的力分别折 1根、5根、10根木条（材料相同、大小一样），观察木条的变形情况。 结论1：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 影响结构强度的因素 σ = N A 1.强度与应力 内力：当结构构件受到外力的作用时，产生一种抵抗外力与形变的力。 应力：构件单位横截面上所产生的内力 ▲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。 横截面面积 【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/m²≈0.419MPa N A 6700N 0.4m×0.4m N G P 1.强度与应力 用手挤压纸杯，纸杯会变形，而用同样的力挤压不锈钢杯，不锈钢杯的外形则无明显变化。 2.强度与材料 探究2：哪种形状（三角形、正方形、圆形）的纸筒承重力更好？ 3.强度与形状 来源于：抖音（精优科学实验） 结论2： 构件的形状影响结构的强度 3.强度与形状 探究2：哪种形状（三角形、正方形、圆形）的纸筒承重力更好？ 工形横梁 由于这些型材在相同结构强度的情况下，具有用料少、质量小的优点而被广泛应用。 工形横梁被广泛应用于建筑工程中，构成建筑物的骨架 3.强度与形状 应用 3.强度与形状 应用 二、结构的强度 结构的连接 03 你还记得这张图吗？ 三、结构的连接 必修一：装配工艺的截图，作为复习来引入结构连接方式的学习 结构连接:通过一定的方式把两件或两件以上的物体连在一起。 科学、合理的连接，不仅可保证结构或构件的形状稳定，还能提高结构的强度，使它足以支撑自身质量及荷载。 构件连接处的强度是影响整个结构强度和稳定性的重要因素， 而构件连接处的强度取决于它的连接方式、连接技术和连接处 的牢固程度。 三、结构的连接 行动：请连线匹配常见的连接方式 三、结构的连接 焊接 铆[mǎo]接 铰接 螺栓连接 胶接 来源：南方教育发展课件 三、结构的连接 常见的连接方式还有：榫卯连接、绳系...... 构件间的连接区结点有以下两种： 1.铰结点 被连接的构件在连接处不能相对移动，但可相对转动。 具体有松螺栓、销接等 2、刚结点 被连接的构件在连接处既不能相对移动，又不能相对转动。 具体有胶接、焊接等 三、结构的连接 课堂中举例：门（铰连接）、桌子（桌面和桌肚 刚连接） 椅子举例：有些椅子可以相对转动，有些则不能 四、结构的强度及稳定性实验 技术试验是解决技术问题的重要方法。 技术试验有多种作用，如通过对不同材料进行强度试验，可选 择出符合设计要求的材料；对结构进行加载模拟试验，可检测 或改进结构的强度。 技术试验有多种方式，如撞击试验、承载试验和模拟试验等。 课堂小结 1.结构的稳定性 重心位置、支撑面积的大小、结构的形状。 2.结构的强度 影响结构强度的三因素：结构的形状、结构的材料、连接方式。 3.结构的连接 榫接、螺栓连接、胶接、绳系、焊接、铆接等 练习 1.下列说法不正确的是( ) A.比萨斜塔斜而不倒是因为它重心所在点的垂线落在支撑面内 B.为了方便搬运，台灯的底座越轻越好 C.A字形梯子中间的拉杆增加了梯子的稳定性 D.相机的支撑架采用三脚架，是因为三角形结构提高了稳定性 B 练习 2.为了更好地利用健身场地，现在多采用可移动式篮球架。其底座箱体内一般填入几百千克的水泥，用来增大底座的质量，没有底座箱的也般会用重物压在篮球架底部。这主要是为了( ) A.使整体造型更加美观 B.增加篮球架的强度 C.提高篮球架的稳定性 D.提高安装工作的效率 C 练习 3.下列结构中，构件之间的连接不是铰连接的是（ ） A.教室门与门框的连接 B.篮球筐与篮板的连接 C.自行车刹车柄与车把的连接 D.折叠伞伞骨间的连接 B 练习 4.某通用技术实践小组想要用硬纸板制作一款如图所示的凳子，要求能承受一个成人的重量。从影响该结构强度的角度分析，不需要考虑的因素是 ( ) A.硬纸板本身的硬度 B.硬纸板之间的连接方式 C.硬纸板的弯折形状 D.硬纸板凳子的底座大小 D 练习 5.下列产品的两个部件之间属于刚连接的是( ) C 实践活动：纸牌搭建稳固结构 请以小组（4人）为单位，利用一副普通扑克纸牌（54张）搭建一个能承重的立体结构。【可以通过手折或者叠来改变纸牌形状】 图片来源于B站搬运视频：扑克建筑——超乎想象的稳定性 思考：怎样增加纸牌结构重量，增强稳定性？（用多张牌叠加在一起） 设想：此活动如果是在这一小节进行，考虑到时间问题，则降低难度要求（如只考虑用10-20张搭建小型模型，只用手折或者叠）；如果是用于后面简单结构的设计这一小节，有一课时的时间进行，则加大难度，给出更详细的要求（如用一副54张牌搭建模型，可折断牌也可使用胶水等进行连接，则对于塔的高度和承重有相应的要求；或者也可以模仿出现实中存在的建筑模型） $$nullnullnullnullnullnull