[通用技术必修 技术与设计2] 第3课时 稳固结构的探析ppt

• 它是“头重脚轻”，也就是说，当瓶子是空着的时候，重 心位于腹部的双耳之上，因此，当人们把它放到水面上时， 瓶口会因瓶身的倾倒自动歪向下方，水很容易就灌入瓶中。
• 随着水的进入，瓶子的重心也就慢慢下移了，当水灌进瓶 内多一半时，瓶子就会立起来。就可以将它从水中提起。
• 看到这里，大家会想起重心原理是在物理学中讲到的，然 而，我们祖先的造型设计却同近代物理学中的原理不谋而 合。
Technology and design
影响结构强度三个因素
Technology and design
1.材料本身强度
事件
同样尺寸的竹竿和塑料杆上 不断加重物
结果
塑料杆易断
主要原因
材料不同
Technology and design
影响结构强度的主要因素：
2.结构的形状 (1)外部形状 (2)内部截面形状
1、家用落地风扇的底座一般做的比较重，这是为了（ B） A．增加风扇的强度 B．增加风扇的稳定性 C．安装电线的需要 D．更加美观 2、吊兰支撑架使用三角形支架结构，而不用由一根直杆挑 起的结构，这说明以下哪个因素（C ）影响着结构强度？ A、材料 B、构件 C、形状 D、连接方式
Technology and design
三、结构与功能
开汽车外出旅行，想再带一辆自行车，但空间不够，怎样解决？
Technology and design
一、结构的稳定性
1.支撑面积的大小 2.重心位置 3.结构的形状
二、结构的强度
1.结构的材料 2.结构的形状 3.连接方式
三、结构与功能
Technology and design
选择题
Technology and design

[结论一] 重心越低，稳定性越好；重心越高，稳定性越差。 [结论三] 支撑面越大，稳定性越好；支撑面越小，稳定性越差
[结论四] 结构的稳定性与结构的形状有关，三角形最稳定
重心垂线位置视频
综合任务：搭建高楼
要求： 1.综合运用影响稳定性的三个主要 要素 2.高度不小于10厘米
[知识拓展] ：不稳定的结构就一定没有用处吗？
（1）倒置的啤酒瓶预测地震 （2）地动仪 （3）跨栏、跳高的标杆、菱形挂衣架、伸缩门等
课堂小结
1
2 3
重心越低，稳定性越好 重心越高，稳定性越差 前提条件：结构重心所在点的垂线 落在底面范围内
支撑面越大，稳定性越好 支撑面越小，稳定性越差
形状影响稳定性，三角形最稳定
谢谢聆听！
敬请批评指正
世界十大最美建筑
结构与稳定性
即墨市实验高级中学 颜丽梅
学习目标
理解结构的稳定性的概念 通过多米诺骨牌视频
结构的稳定性是指 结构在负载（外力）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
重心位置 支撑面大小
形状
影响结构稳定性的因素

会考题精炼： 请从pad上独立完成测试题
1、海南岛动部的铜鼓岭上有一块风都能吹动的巨 石，人称“风动石”。但是，千百年来，任凭风吹 雨打和人推，巨石始终稳踞在铜鼓岭上。这个现象 说明（ A ）
A、巨石是稳定的 B、巨石是不稳定的 C、巨石处于临界稳定 D、巨石是否稳定不能判定
2、家用落地风扇的底座一般做得比较重，这是为 了（ B ）
A、增加风扇的强度 B、增加电风扇的稳定性 C、安装电线的需要 D、更加美观
3、在日常生活中，你所见到的以下哪一个结构不 是利用结构的不稳定性实现某些功能的（ C ）
A、游乐设施的跷跷板功能结构； B、房间门口的活页功能结构； C、学校运动场的篮球架结构； D、圆珠笔的笔嘴结构。
请利用框架结构模型搭建简单结构，利用钩码 测试其稳定性并做好实验记录。 1、2组 搭建篮球架模型 3、4组 搭建A字型梯 5、6组 自主创建结构模型
A
B
苏教版《技术与设计2》 第一章 结构与设计
稳固结构的探析 ——结构与稳定性
ห้องสมุดไป่ตู้
• 微课自学：
• 请同学们利用微课进行自学，完成学案上 【知识 梳理】部分内容。
• 1、结构的稳定性定义：
结构在荷载的作用下维持其原有平衡状态的能力。
荷载：使结构或构件产生内力和变形的外力及其它因素。
• 2、静态结构稳定的基本条件
重心所在点的垂线落在底面支撑范围内。
3、影响结构稳定性的基本因素有哪些？
重心位置的高低 结构与地面接触所形成的支撑面的大小 结构的形状
影响结构稳定性的主要因素之一： 重心位置的高低
【结论一】重心越低，结构越稳定。
影响结构稳定性的主要因素之二： 结构与地面接触所形成的支撑面的大小

意外发生了，救援车承受不 住轿车重量，被带到河里。
没办法，只好找来一辆更大的救援车。
轿车顺利上岸。
再去营救第一辆救援车。
什么情况？
………………
● 什么是结构体的稳定性 生活中，常能看到——
台风过后……路标牌倒了，广告牌倒了！
台风过后……花盆倒了、自行车倒了
思考：同样在台风的破坏下，为什么有一些 树、房子或广告牌等被刮倒，而其它的却稳如 泰山一点都不受台风影响呢？
问题2：你能从试验中总结出结构的稳定 性与那个因素有关呢？你的结论是什么
• ？结论：结构重心的位置高低影响结构 稳定性：重心越低,稳定性越好;重心越 高,稳定性越差。
问题3：同学们能否举出生活中的案例，来印 证这一结论。
生活中哪些结构是通过降低重 心来提高结构的稳定性？
①高度低 ②底座采用较重的材料 或者 台面采用比底 座轻的材料
>VS 正放的
倒放的
空瓶
空瓶
支撑面的面积大小 影响稳定性，越大 稳定性越好
影响结构稳定性的因素
•2、支撑面的大小
支撑面越大物体越稳定 支撑面越小物体越不稳 定
【探究试验】
请同学们试一试把课本直立在课桌 上，你是如何才能使课本直立得更 稳定呢？
【探究试验】问题
问题1：你是如何才能使课本直立得更稳定呢 ？
结构重心的位置高低影响结构稳定性的结论成立是有条件的，条件是：
结构重心所在点的垂线是否落在结构底面的范围内，落在底面范围内就 是稳定的，反之就会不稳定。
如何判断一个结构体是否稳定？
1
2
3
结论：重心所在点的垂线落在结 构底面的范围内，就是稳定的。
想一想：怎样让遮阳伞更稳定?
评价

探究1：让书稳定立于桌面
结构的稳定性与 支撑面的大小 有关
支撑面越 大 ，结构越稳定， 支撑面越 小 ，结构越不稳定。
二、影响稳定性的因素
探究2：人字梯，怎样才能站得稳？
▪你们是怎么完成挑战的？ ▪如果没有中间的拉杆，人字梯会怎么样？ ▪拉杆的位置与稳定性有关吗？
结构的形状影响结构的稳定性
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。
二、影响稳定性的因素
探究2：人字梯，怎样才能站得稳？
结构的 形状 影响结构的稳定性
三角形 的结构，具有较好的稳定性。
二、影响稳定性的因素
探究2：人字梯，怎样才能站得稳？
三角形的结构 具有稳定性
支撑面越大 结构越稳定
二、影响稳定性的因素
探究3：让签字笔直站在胶水瓶顶上？
▪你们完成挑战了吗？ ▪怎么完成的？ ▪背后的原理是什么？
五、不稳定结构的利用
五、不稳定结构的利用
思考：不稳定的结构有应用价值吗？
课堂小结
Ta b l e of C o n t e n t s
1 结构稳定性的概念 2 影响稳定性的因素 3 结构稳定的条件 4 稳定结构的应用 5 不稳定结构的应用
课堂练习
(1)在拥挤的公共汽车上已没有座位，你必 须站着，而扶手你让给了旁边的老人，你在公 共汽车上要如何才能保持自己没摔倒？
四、结构稳定性的应用
四、结构稳定性的应用
四、结构稳定性的应用
四、结构稳定性的应用
四、结构稳定性的应用
四、结构稳定性的应用
运动状态下与静止状态下物体的稳定条件有所不同
一位美国的物理系研究生，通过电脑进行复杂的 运算，终于从理论上解决了。问题就出在旋转速度 和摩擦上了。陀螺在旋转起来时，支持点周围也难 免与支持面（桌面）产生摩擦，而这种旋转的物体 总是使运动趋向于摩擦更小的状态。当陀螺摇摇晃 晃地立起来，终于使一个尖端着地时，就逐渐达到 了支持点面积最小，稳定旋转的状态，水平的能量 转化成为绕对称轴旋转的动能。当然，由于摩擦， 它的转速又会慢慢减小。然后开始摇晃，最后，倒 下来，因为这时它要趋向重心更低，更稳定的状态 。

第一单元 结构与设计
第二节稳固结构的探析（第一课时）
结构与稳定性
❖ 结构的稳定性(Stability) ： 是指结构在荷载（外力）的作用下， 维持其原有的平衡形式（状态）的能 力。它是结构的重要性质之一。
想一想：
结构的稳定性与什么因素有关？
影响因素
[探究一]：不倒翁为什么不倒？
影响结构稳定性的因素之一
单脚支撑 的自行车放 稳的原因分 析
拓展？
自行车骑行时为什么能不歪倒？
陀螺效应
凡是高速旋转的物体 ，都有一种使转动轴 保持不变的能力，这 种能力使得陀螺即使 在不平的支持面上转 动也不会倒下。
课堂小结：
1. 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。
2.影响结构稳定性的因素： 重心位置高低； 结构的形状； 结构与地面接触所形成的支撑面的大小。 3.结构稳定的基本条件： 重心所在点的垂线落在结构底面的范围内
结构的重心位置
重心越低，稳定性越好； 重心越高，稳定性越差。
迈克尔·杰克逊经典的45°前倾动作
为什么比萨斜塔的 结构看上去倾斜不稳， 可实际是稳定的呢？
结构稳定和重心的关系 支撑面
重心所在点的垂线落在 结构底面的范围内。
影响因素
[探究二]：落地扇为什么不易倾倒？
比较
接触面
支撑面
接触面:是结构与地面接触形成的面。 支撑面:是结构与地面接触形成支撑点的连线与地面构成的面。 ❖ 注意：支撑面≠接触面。
所用材料最少。
思 考？
A字形梯为什么载人时 能够保持稳定？
如果没有梯子中间的 拉杆将会怎么样？你能 得出什么结论？
思 考？
除了重心位置、结构与地面接触所形成 的支撑面的大小和结构的形状外，你认为还 有哪些因素影响结构的稳定性。

接触面
结构重心的位置：结构重心所在 点的垂线是否落在结构底面的范 围内，是则稳定，否则不稳定。
想一想：为什么大坝的横截面总是建成梯形？
大坝需要承受很大的力的作用， 如自身的重力，水的冲击力， 压力等，要起到防洪作用，大 坝必须要求非常稳固。 大坝建成梯形，增大了与地面 接触所形成的支撑面，支撑面 越大越坚实，稳定性就越好。
比萨斜塔为什么不倒塌？
它从1174年始建，1350年竣工，经历了176年。但由于塔身过 重，地质松软，因此塔身仍以每年1．25毫米的速度向南倾斜。到 1999年1月，塔顶比中轴线偏斜已达4．8米。
意大利当局为了拯救斜塔，已向全世界广泛征求保护方案，同 时在塔的北侧加压了830吨的铅块，并在塔身的三分之一处加了一圈 铜缆，向北牵拉固定。
知识回顾
1. 结构的定义 2. 构件受力的五种基本形式？请举例说明。 3. 结构的分类？请举例说明。
一、常见结构的认识 二、稳固结构的探析 三、结构功能的实现 四、简单结构的设计
02 稳固结构的探析
一、探析结构的稳定性 二、探析结构的强度
日常生活中，时常会看到翻倒在地的物体，这是因为当物体受到外 力作用时，原有的平衡状态被打破而出现的不稳定现象。
结构形状
三角形具有稳定性，且省材料
结构形状 材料 连接方式
铰连接、刚连接
课堂小练
1. 小明尝试设计一款可折叠餐桌，从结构强度和稳定性的角度分
C 析，下列设计方案中最合理的是(
)
2. 小明构思了下列悬吊式抓取机构的方案，其中在力F作用下，不
C 能将工件夹紧的是(
)
3．矿泉水瓶身上有干凸起的横向纹路，从影响结构强度的主要因素
想一想：
A字形梯子为什么载人时能够保持稳定？ 如果没有梯子中间的拉杆将会怎么样？

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。
影响结构稳定性的因素
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
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？
稳固结构的探析
任务一：探析结构的稳定性
任务二：探析结构的强度
走入情境
思考：
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？
结构的稳定性
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。
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
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.
√
B.
√
广告牌的架子被大风吹断
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。
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。
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？

它的重心很低。
因素一：重心位置的高低
[链接生活现象]：
请同学们想一想生活中有哪些事例是运用 改变重心来增加稳定性？
试验：单腿站立。
要求：靠墙站立，抬起不 靠墙的那条腿。
你能做到吗？请解释一下要点。
探究：比萨斜塔有一定的倾斜，为什么没倒呢？
重心点的垂线位置，落导线挂砝码。
在保持稳定的情况下结构的最大高度是多少？
本节总结：
通过本节课的学习，你有什么收获？
因素二：结构与地面接触所形成 的支撑面的大小。
[探究]：怎样让一本书更好地直立在桌面上？
因素三：结构或构件的形状影响其稳定性。
[链接生活现象]：
请同学们想一想 生活中有哪些事例是 运用增大支撑面积来 增加稳定性？
动态平衡
生活中还有哪些动态平衡 的实例，你能说明原因吗？
陀螺原理：凡是高速转动的 物体，都有一种能保持转动 轴方向不变的能力，使它们 不向两侧倒。陀螺能够不倒 也是这个道理。
思考三：广告牌倒下的原因 。
通过以上视频请将这些灾害归为两类。
天灾 人祸
结构的稳定性
结构的稳定性是指结构在 负载的作用下，维持原有平 衡状态的能力。即结构是否 容易“倒”。
探究：鸡蛋能否站立。
让生鸡蛋站立起来你能想出哪些方法？
影响结构稳定性的主要因素
• 思考：平时我们见到的不倒翁为什么 “不倒”？
稳固结构的探析
——结构稳定性
学习目标：
1.了解结构的稳定性。 2.能分析影响结构稳定性的因素 。 3. 树立技术以人为本的理念，提高自身的技术 素养和社会责任感，提高合作和自主学习能力。
重难点：能分析影响结构稳定性的因素，提高 自身的技术素养和社会责任感。
思考一：观看视频思考树木倒下 的原因。

支撑面积
相信很多同学都做到了，那立起来的书为什么不倒呢？请 同学们一起来看下面这两张图
重心所在点的垂线越靠近支撑面的中心，结构越稳定， 反之越不稳定。
同学们在分析结构的时候，也要清楚一个问题，支撑面和 接触面千万不要弄混。请看下面这两张图。
红点位置结构的接触面
红框围起来的区域是结构的支 撑面
其实生活中还有很多通过增大支撑面积来提高结构稳定性的例子
实现的方式、方法、途径
加固支撑架、连接点 采用通风孔 采用立体环绕
方案
形状
实现的方式
方案1
将广告牌做成百叶窗 式
条式百叶窗在一定距离内加固
方案2 将广告牌做成筛网式 在广告牌上钻孔，孔径大小要合适
方案3
将广告牌做成三面型
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
加固底座的支撑，并采用三角形结 构，还要选用较轻的材质作牌面
总结：
技术探究试验——桥梁模型承重
试验1：结构重心是否会影响其稳定性？
在保证支撑面一样的情况下， 将3个瓶子（自重忽略不计）分别 如图装上水，放在同一平面上，调 整该平面的斜度，看看哪个瓶子会 先倒下。
重心的位置
试验2：如何能让课本立起来？
请同学们在你的桌子上找一个 课本，不借助其他物品，如何使你 的课本在桌面上立起来?试一试！
如图一张圆桌，不能使它更加稳固的 方法是（ ） A、使用较重的大理石做桌子与地面 的接触部分，木材做桌面 B、使用较重的大理石做桌面 C、如使用木材制作桌子，各部分大 量采用榫接的方式 D、增大桌子底部的支撑面面积
实际应用： 广告牌的抗风问题
设计方案 方案1 方案2 方案3
内容
增加结构的强度 减少受力面积 改变结构形状
影响强度的因素