第一章 结构与设计第三节第三节 结构的稳定性结构的稳定性北京市房山区房山中学北京市房山区房山中学 王钰王钰如何理解“稳定”？ 问题一：问题一：物理课中学习过的单摆，是物理课中学习过的单摆，是“ “稳定稳定” ”的吗？的吗？问题二：直立的水瓶倒下，是问题二：直立的水瓶倒下，是“稳定稳定”的吗？的吗？一、稳定性的概念稳稳 定：指的不是状态定：指的不是状态绝对绝对不变，而是指受扰后，允不变，而是指受扰后，允许状态有所波动，但当扰动消失后，能重新返回平衡状许状态有所波动，但当扰动消失后，能重新返回平衡状态。态。不稳定：不能回到原有平衡状态。不稳定：不能回到原有平衡状态。结构的稳定性：指结构具有阻碍翻到或移动的特性。结构的稳定性：指结构具有阻碍翻到或移动的特性。 简言之，结构抵御常见外力的能力。简言之，结构抵御常见外力的能力。为什么要研究结构的稳定性？新闻一：新闻一：20162016年年2 2月台湾南部月台湾南部6.76.7级地震致级地震致116116人遇难人遇难新闻二：意大利比萨斜塔拯救工程竣工新闻二：意大利比萨斜塔拯救工程竣工为什么要研究结构的稳定性？一、影响结构稳定性的因素有哪些？探究实验一：探究实验一：如何让一张如何让一张A4A4白纸白纸“站起来站起来”？探究结论：探究结论：结构的稳定性与其几何结构形状有关结构的稳定性与其几何结构形状有关世界经典建筑结构世界经典建筑结构 三角形结构稳定，三角形结构稳定，为什么不倒置三角形为什么不倒置三角形放置呢？放置呢？一、影响结构稳定性的因素有哪些？探究实验二：探究实验二：同一个水瓶，正向、反向放置在桌面上，从一同一个水瓶，正向、反向放置在桌面上，从一侧用力推，哪种情况更稳定侧用力推，哪种情况更稳定( (用的力大用的力大) )，原因，原因是什么？是什么？探究结论：探究结论： 结构稳定与支撑面的大小有关，支撑面结构稳定与支撑面的大小有关，支撑面越大，结构越稳定越大，结构越稳定为什么比萨斜塔没有倒？思考：思考： 结构的稳定结构的稳定性还与什么因性还与什么因素有关？素有关？一、影响结构稳定性的因素有哪些？探究实验二：探究实验二：三个水平，分别装满水、半瓶水和三分之一瓶水，三个水平，分别装满水、半瓶水和三分之一瓶水，放在同一块木板上，并抬起木板的一边，使之成放在同一块木板上，并抬起木板的一边，使之成为斜面，逐渐增大斜面的角度，问：哪个水瓶最为斜面，逐渐增大斜面的角度，问：哪个水瓶最先倾倒，哪个最后倾倒？原因是什么？先倾倒，哪个最后倾倒？原因是什么？ 探究结论：探究结论： 结构的稳定性与重心的位置有关，重心越低，结构的稳定性与重心的位置有关，重心越低，结构越稳定且重心投影不离开支撑面。结构越稳定且重心投影不离开支撑面。一、影响结构稳定性的因素有哪些？实践体验：实践体验： 依据提供的材料制作依据提供的材料制作“不倒翁不倒翁”，探究不倒翁之所以，探究不倒翁之所以不倒的原因是什么？不倒的原因是什么？一、影响结构稳定性的因素有哪些？实践体验：实践体验： 依据提供的材料制作依据提供的材料制作“不倒翁不倒翁”，探究不倒翁之所以，探究不倒翁之所以不倒的原因是什么？不倒的原因是什么？ 结构重心决定物体稳定性的影响，重心在物体结构重心决定物体稳定性的影响，重心在物体移动中要保持不变，才能保障不倒翁恢复至稳定移动中要保持不变，才能保障不倒翁恢复至稳定状态；不倒翁与桌面接触面呈现圆弧形状，也是状态；不倒翁与桌面接触面呈现圆弧形状，也是不倒翁成功的重要因素。不倒翁成功的重要因素。二、应用所学解决实际问题下面图片中采用何种方法增强结构稳定性下面图片中采用何种方法增强结构稳定性二、应用所学解决实际问题生活生活中有没有中有没有“不稳定不稳定”结构的应用？结构的应用？二、应用所学解决实际问题要提高这种篮球架的稳定性可以怎么做？在篮球底座上加些比较重的石板之类的重物。可以增大底座与地面的接触面。不可取三、总结下面案例中增加结构稳定性的方法减小长细比小 结：1. 1.结构稳定的含义：结构稳定的含义： 指结构具有阻碍翻到或移动的特性。指结构具有阻碍翻到或移动的特性。2.2.影响结构稳定性的因素：重心的高低；影响结构稳定性的因素：重心的高低；结构的形状，支撑面的大小。结构的形状，支撑面的大小。3.3.增加结构的稳定性：降低重心、增大底增加结构的稳定性：降低重心、增大底面积、采用三角形结构。面积、采用三角形结构。