探究结构 结构的稳定性结构的稳定性(1)一辆白色轿车掉到河里，一辆吊车来营救。新新闻闻连连环环画画9/18/2024(2)白色轿车被吊到了空中。9/18/2024(3)意外情况发生了，吊车承受不住了，向河里开始倾斜了。9/18/2024(4)两辆车都掉到了河里。9/18/2024(5)没办法，只好又找来一辆更大的吊车来营救。9/18/2024(6)轿车被吊了上来。9/18/2024(7)再去营救第一辆吊车，吊车露出了水面。9/18/2024(8)情况又发生了，两辆吊车又一同掉进了河里、9/18/2024上海上海“莲花河畔景苑花河畔景苑”7号楼于号楼于2009年年6月月27日倒了日倒了 “楼楼歪歪歪歪”9/18/2024www.jxjyzy.com 2008年年5月月12日日14时，汶川、北川等地，时，汶川、北川等地，8级强震猝然袭来，大地颤抖，山河移位，满目级强震猝然袭来，大地颤抖，山河移位，满目疮痍，生离死别疮痍，生离死别这是新中国成立以来破坏这是新中国成立以来破坏性最强、波及范围最大的一次地震。性最强、波及范围最大的一次地震。 据民政部报告，截至据民政部报告，截至6月月11日日12时，四川时，四川汶川地震已确认汶川地震已确认69225人遇难，人遇难，374640人人受伤，失踪受伤，失踪17939人。人。 惨痛的教训惨痛的教训www.jxjyzy.com2010年年2月月7日，智利发生日，智利发生8.8级地震。据专家级地震。据专家 认定：智利地震比汶川地震的破坏力要强认定：智利地震比汶川地震的破坏力要强10多倍。多倍。 死亡人数不到死亡人数不到1000人。人。马塔大使解释说马塔大使解释说:1.智利位于地震带中央，因此有智利位于地震带中央，因此有 着长期抗击地震的经验着长期抗击地震的经验；2.这次地震损失较小，这次地震损失较小， 有震中离人口密集地区较远等原因；有震中离人口密集地区较远等原因；3.但是，绝但是，绝 无豆腐渣工程，是智利奇迹的一个重要原因。这无豆腐渣工程，是智利奇迹的一个重要原因。这 一次甚至在震中的地区，高层建筑都是完好的。一次甚至在震中的地区，高层建筑都是完好的。智利奇迹说明，天灾固然可怕，避免人祸是可以智利奇迹说明，天灾固然可怕，避免人祸是可以 创造奇迹的。创造奇迹的。 智利奇迹智利奇迹结构的稳定性结构的稳定性l结构的稳定性结构的稳定性(Stability)(Stability)是指是指结构在负载的作结构在负载的作用下维持其原有平衡状态的能力用下维持其原有平衡状态的能力。它是结构。它是结构的重要性质之一。的重要性质之一。l稳定不是状态绝对不变，而是指受干扰后，允许状态稳定不是状态绝对不变，而是指受干扰后，允许状态有所变动，但当干扰消失后，能重新返回到原平衡状有所变动，但当干扰消失后，能重新返回到原平衡状态，称为稳定。不能回到原有平衡状态，称为不稳定。态，称为稳定。不能回到原有平衡状态，称为不稳定。研究结构稳定性的目的之一：是为了研究结构稳定性的目的之一：是为了在技术领域中设计出更加稳定的结构。在技术领域中设计出更加稳定的结构。9/18/2024那到底什么样的结构是稳定的？那到底什么样的结构是稳定的？什么样的结构又是不稳定的？什么样的结构又是不稳定的？影响结构稳定性的主要因素有哪些？影响结构稳定性的主要因素www.jxjyzy.com探究一：不倒翁为什么不倒？ 影响因素影响因素马上行上行动 探究二探究二 ： 在一在一块薄木板上，有薄木板上，有A、B、C三个三个矿泉水瓶子，泉水瓶子，A瓶中装瓶中装满水，水，B瓶中有半瓶水，瓶中有半瓶水，C是空瓶，是空瓶，请你你均匀用力，慢慢抬起木板的一端，看看哪个瓶子均匀用力，慢慢抬起木板的一端，看看哪个瓶子最后倒下，哪个最先倒下？最后倒下，哪个最先倒下？结论一：结论一： 结构的稳定性与结构的稳定性与其重心位其重心位置密切置密切相关相关被台风吹倒的广告牌被台风吹倒的广告牌货装多了货装多了 车车“罢工罢工”了了超超高高的的车车辆辆容容易易翻翻倒倒超超高高的的车车辆辆容容易易翻翻倒倒学以致用学以致用思考：落地扇思考：落地扇为什么不易什么不易倾倒？倒？ 落地扇的底座采用较重的材料，风扇比底落地扇的底座采用较重的材料，风扇比底座轻很多，使落地扇的重心降低。座轻很多，使落地扇的重心降低。 影响结构稳定性的主要因素为何比萨斜塔出现倾斜后为何比萨斜塔出现倾斜后没有立刻倒掉呢？没有立刻倒掉呢？塔体重心的垂点位于塔的底塔体重心的垂点位于塔的底座范围内。座范围内。思考探究思考探究人站立人站立时比比较稳定，但当身体定，但当身体倾斜的斜的时候却候却变的的不不稳定，定，为什么重心下降了，反而不什么重心下降了，反而不稳定了呢？定了呢？123验证试验验证试验结论： 倾斜的结构未必是不稳定的结构。倾斜的结构未必是不稳定的结构。倾斜的结构未必是不稳定的结构。倾斜的结构未必是不稳定的结构。对于一个于一个结构而言，如构而言，如果果重心所在的垂重心所在的垂线落在落在结构底面范构底面范围内内，就是，就是稳定的。定的。生活中采用降低重心的生活中采用降低重心的方法来提高结构稳定性方法来提高结构稳定性的实例的实例 9/18/2024课堂小游堂小游戏 如何不借助其他物品让一煮熟的鸡蛋竖立在光滑的桌面上?磕破磕破鸡蛋；蛋；哥哥伦布布竖立立鸡蛋的故事蛋的故事即使是即使是简单的事也需要有人去的事也需要有人去发现，去，去证实。站。站在后面指手划脚是无用的，关在后面指手划脚是无用的，关键在于在于创先。先。让鸡蛋在桌面上高速旋蛋在桌面上高速旋转：是运用陀螺原理，：是运用陀螺原理，属于属于动态平衡。直升机的螺旋平衡。直升机的螺旋桨工作原理。工作原理。 变化：化：桌腿形成的支撑面由小桌腿形成的支撑面由小变大大猜想：猜想：桌腿与地面所构成的桌腿与地面所构成的支撑面支撑面积越大，越大，结构越构越稳定定请请搭建桌子搭建桌子搭建桌子搭建桌子结结构构构构进进行行行行验证试验验证试验探究探究：（观察并分析察并分析ABC桌子的桌子的变化）化）结论二：二： 结构的构的稳定性与定性与结构和构和地面接触所形成的支撑地面接触所形成的支撑面的大小面的大小有关有关影响结构稳定性的主要因素屏风隔断为什么通常都摆成屏风隔断为什么通常都摆成Z字型，而不摆成一字型？字型，而不摆成一字型？思考：为什么大坝的横截面总是建成梯形？思考：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、压力等等，自身的重力，水的冲击力、压力等等，要起到防洪的作用，大坝必须要求非常要起到防洪的作用，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，触所形成的支撑面，支撑面越大越坚实，稳定性就越好。稳定性就越好。思考：为什么许多课桌椅的支撑脚要做思考：为什么许多课桌椅的支撑脚要做成往外倾斜？成往外倾斜？ 这是为了进一步增大与地面接触所这是为了进一步增大与地面接触所形成的支撑面积，增加稳定性。形成的支撑面积，增加稳定性。注意：注意：支撑面支撑面接触面。接触面。接触面接触面:是物体与地面接触形成的面。支撑面支撑面:是物体与地面接触形成支撑点的连线与地面构成的面。活动活动 人字梯人字梯第一步：观察人字梯结构，并测试其稳定性第一步：观察人字梯结构，并测试其稳定性第一步：观察人字梯结构，并测试其稳定性第一步：观察人字梯结构，并测试其稳定性第二步：在人字梯的上安装拉杆，再将梯子第二步：在人字梯的上安装拉杆，再将梯子第二步：在人字梯的上安装拉杆，再将梯子第二步：在人字梯的上安装拉杆，再将梯子竖立起来，测试梯子的稳定性竖立起来，测试梯子的稳定性竖立起来，测试梯子的稳定性竖立起来，测试梯子的稳定性不稳定不稳定稳定定结论三：三： 结构的构的稳定性与定性与结构的构的几何几何形状形状有关有关课堂小结：课堂小结：2.影响结构稳定性的因素：u重心位置高低；重心位置高低；u结构的形状；构的形状；u结构与地面接触所形成的支撑面的大小。构与地面接触所形成的支撑面的大小。1. 结构的稳定性：是指是指结构在荷构在荷载的作的作用下，用下，维持其原有平衡形式的能力。持其原有平衡形式的能力。 3.结构稳定的基本条件：重心所在点的垂重心所在点的垂线落在落在结构底面的范构底面的范围内内三、拓展三、拓展凡是不凡是不稳定的定的结构构设计都都应该放弃放弃吗？ 利用倒置的酒瓶利用倒置的酒瓶的不的不稳定性定性预报地震地震影响结构稳定性的主要因素结构的稳定性在日常生活中有着广泛的应用，一方面人们结构的稳定性在日常生活中有着广泛的应用，一方面人们利用稳定的结构抵抗外力、承受负载，另一方面又利用利用稳定的结构抵抗外力、承受负载，另一方面又利用不稳定不稳定的结构实现某些功能。例如：的结构实现某些功能。例如：地震多发地区，人们利用倒地震多发地区，人们利用倒置的啤酒瓶来预报地震。置的啤酒瓶来预报地震。同理，上学期利用逆向思维进行设计时讲过同理，上学期利用逆向思维进行设计时讲过手机信号屏蔽仪。手机信号屏蔽仪。不稳定结构的利用讨论讨论:： 列举生活中不稳定的结构实现一定功能的例子不稳定结构的利用跨跨栏栏地震地震仪的工作原理的工作原理材料也是影响结构稳定性的因素。 如汽车的车体采用壳体结构和薄钢板材料制造，是因为壳体结构表面能分散所受的力，薄钢板使车体质量较小，重心变低。www.jxjyzy.com 总结总结结构的稳定性与什么因素有关？结构的稳定性与什么因素有关？结构的稳定性与什么因素有关？结构的稳定性与什么因素有关？稳定性稳定性支撑面积支撑面积支撑面积支撑面积几何形状几何形状几何形状几何形状重心位置重心位置重心位置重心位置 支撑面积支撑面积支撑面积支撑面积越大，稳越大，稳越大，稳越大，稳定性越好。定性越好。定性越好。定性越好。 结构的整体几结构的整体几结构的整体几结构的整体几何结构必须科何结构必须科何结构必须科何结构必须科学合理学合理学合理学合理 重心越低，重心越低，重心越低，重心越低，其稳定性其稳定性其稳定性其稳定性越好越好越好越好重重心心所所在在的的垂垂线线落落在在结结构构底底面面范范围围内内 影响结构稳定性的各个因素是相互关联的，对影响结构稳定性的各个因素是相互关联的，对于具体结构的稳定性的分析要综合考虑各种因素。于具体结构的稳定性的分析要综合考虑各种因素。 课后探究后探究采取什么采取什么样的措施可以的措施可以让比比萨斜塔斜塔维持斜而不倒持斜而不倒的奇的奇观 ？ 不倒翁倒了课后探究后探究