第一單元結構與設計

第二節穩固結構的探析學習目標知識與技能：理解結構穩定性的含義；通過試驗，分析總結出影響結構穩定性的主要因素。過程與方法：能夠設計試驗，經歷簡單的技術試驗過程，學會簡單的技術試驗方法。情感態度與價值觀：增強學生對結構穩定性的認識。培養創新品質，提高審美意識。生活中的這些現象你見過嗎？翻倒的自行車風中搖墜的行人被臺風吹倒的廣告牌、連根拔起大樹生活中的這些現象你見過嗎？貨裝多了車“罷工”了不堪重負的拖拉機在轉彎處翻到什么是結構的穩定性？

意義：結構的重要性質之一。如果一個結構不能有效的抵御常見的外力的作用，那么該結構是很難承受負載而保持原有的平衡狀態，最終導致結構遭受破壞。

定義：結構的穩定性（stability)是指結構在荷載的作用下維持其原有平衡狀態的能力。以下物體出現的不穩定現象可能受到那些外力的作用？發生了側翻的物體可能受到的外力靜止放置的自行車落地的臺燈底小口大的空竹簍重力、推力、風吹重力、碰撞重力、碰撞結構的穩定性穩結構的強度固影響結構穩固的因素有那些？結構的穩定性穩結構的強度固影響結構穩固的因素有那些？想一想結構的穩定性與哪些因素有關？學生自主探究活動一：在一塊薄木板上，有A、B、C三個礦泉水瓶子，A瓶中裝滿水，B瓶中有半瓶水，C是空瓶，請均勻用力，慢慢抬起木板的一端，看看哪個瓶子最后倒下？并記錄瓶子倒時的角度。ABC實驗結論：結構重心的位置高低影響結構穩定性：重心越低，穩定性越好；重心越高，穩定性越差。想一想：比薩斜塔→為什么不倒塌？試

驗

探

究

：結構穩定性的基本條件通過分析長方體重心的垂線位置與穩定性示意圖，使我們知道：比薩斜塔不倒的原因是它的重心所在點的垂線落在塔的底面的范圍內。當塔傾斜到一定程度，重心的垂線不再落在塔的底面時，塔就會傾倒。結構重心所在點的垂線是否落在結構底面的范圍內，落在就是穩定的，沒有落在就是不穩定的。重心點的垂線位置，落在結構底面的范圍內小資料：中國的斜塔

遼寧瑞州古塔，現存塔身高10米，塔身向東北方向傾斜12度，塔尖水平位移1.7米。該塔建成之后雖幾經地震與洪水破壞，卻始終斜而不倒，堪稱奇跡。1重心位置影響結構穩定性的因素1、重心的高低重心越低越穩定，越高越不穩定。2、重垂線的位置結構重心所在點的垂線是否落在結構底面的范圍內，落在就是穩定的，沒有就是不穩定的。學生自主探究活動二：在一塊薄木板上，只用裝滿水的瓶子A和空瓶子C做試驗，但給滿瓶A倒置，請均勻用力，慢慢抬起木板的一端，看看哪個瓶子先倒下？AC實驗結論：支撐面積的大小影響結構穩定性：支撐面積越大越穩定；反之，支撐面積越小，穩定性越差。結構的接觸面提示：注意接觸面與支撐面的區分。結構的支撐面

為什么許多課桌椅的支撐腳要做成往外傾斜？想一想：1重心位置2支撐面積影響結構穩定性的因素支撐面積的大小支撐面積越大越穩定，越小越不穩定。注意概念區分支撐面≠接觸面【實驗探究】請將一張紙直立在桌面上，怎樣能讓紙立的最穩？【思考】臨時擺放的屏風為什么擺成Ｚ字型，而不擺成一字型？在建筑中必須考慮到結構的穩定性想一想：

照相機的支撐架為什么常使用三腳架而不用其他形狀？A字形梯為什么載人時能夠保持穩定？如果沒有梯子中間的拉桿將會怎么樣？想一想：結構的穩定性與它的幾何形狀有關。

一般情況下，梯子打開的時候，梯面與地面組成三角形，梯子本身就能站得穩。當連接兩個梯面的橫桿拉直時，兩個梯面的上半部分就與橫桿構成了穩定的三角形，這就進一步加強了梯子的穩定性，保證梯子能承受人體的壓力。

如果沒有梯子中間的拉桿，載人時就不能保持穩定。想一想：

怎樣使方形的木框不易變形？木條？細線？3結構的形狀→影響結構穩定性的因素1重心位置2支撐面積三角形四邊形具有穩定性具有不穩定性2支撐面積的大小1重心（位置的高低、重垂線是否在底面范圍內）3結構的形狀結論：影響結構穩定性的因素↓注：影響結構穩定性的因素是相關聯的馬上行動

以下物體出現的不穩定現象可能受到那些外力的作用？發生了側翻的物體可能受到的外力不穩定的主要原因靜止放置的自行車落地的臺燈底小口大的空竹簍重力、推力、風吹重力、碰撞重力、碰撞重心偏高支撐面積小、重心落到支撐面積以外支撐面積小、重心偏高學以致用靜態自行車是如何保持穩定的？單腳支撐的自行車放穩的原因分析

結構的穩定性在日常生活中有著廣泛的應用，一方面人們利用穩定的結構抵抗外力、承受負載，另一方面又利用不穩定的結構實現某些功能。

知識拓展：不穩定的結構應用不穩定的結構應用：１.倒置的啤酒瓶可以預報地震。２.電動伸縮門應用了不穩定性。3.娛樂用的蹺蹺板。……課堂練習:

在擁擠的公共汽車上已沒有座位，你必須站著，而扶手你讓給了旁邊的老人，你在公共汽車上要如何才能保持自己摔不倒？人的身體的穩定性取決于支撐面的大小和人體姿勢重心的高低，在一定范圍內，兩腳分得越開，則