資源簡介

(共23張PPT)
粵教版《技術與設計2》第一章第二節
《結構的穩定性》
（實驗課）
思考問題：
比薩斜塔
2019年10月10日無錫一高架橋側翻
結構的穩定性是指結構在荷載的作用下維持其原有平衡形式的能力。
荷載一般指結構自重或對結構或構件產生變形的外力。
評價同學們制作的換鞋凳標準之一是：結構具有穩定性
影響結構穩定性的因素有哪些呢？
實驗一：探究結構穩定性與幾何形狀的關系（定性實驗）
實驗器材：有、無橫檔的三角架，四邊形結構，同學們制作的不同形狀的換鞋凳
實驗方法：垂直荷載，對比實驗
實驗一：探究結構穩定性與幾何形狀的關系（定性實驗）
2、四邊形結構（有、無斜檔）進行垂直加載
對比實驗
1、三角架垂直荷載(有、無橫檔對比實驗)
穩定情況
變形情況
穩定情況
滑動情況
結構形狀
結構形狀
四邊形（未加斜索）
四邊形（加斜索）
三角架（未加橫檔）
三角架（加橫檔）
實驗一：探究結構穩定性與幾何形狀的關系（定性實驗）
穩定情況
變形情況
穩定情況
滑動情況
結構形狀
結構形狀
不穩定
有滑動
四邊形（未加橫檔）
四邊形（加橫檔）
不穩定、變形嚴重
穩定，不變形
三角架（未加橫檔）
三角架（加橫檔）
穩定，不滑動
實驗一：探究結構穩定性與幾何形狀的關系（定性實驗）
3、同學們制作的不同形狀的換鞋凳垂直加載對比實驗
穩定情況
傾倒情況
結構形狀
三角形
星形
四邊形
船形
在垂直加載4塊磚的情況下
實驗一：探究結構穩定性與幾何形狀的關系（定性實驗）
實驗結論：
幾何形狀影響結構的穩定性。
課后拓展任務：
運用數學幾何知識證明三角形與其它平面幾何圖形相比更加穩定。
實驗二：探究結構穩定性與重心位置的關系（定量實驗）
實驗裝置：立柱、鐵塊、擺錘、角度板、支架等
實驗方法：鐵塊分別放置在三個不同高度，用擺錘撞擊帶鐵塊
的立柱，立柱傾倒時，記錄擺錘抬起的臨界角度。
1.125KG
鐵塊
H1
H2
H3
撞擊的擺錘
實驗二：探究結構穩定性與重心位置的關系（定量實驗）
鐵塊（1.125KG）位置
立柱傾倒時，擺錘抬起臨界角度(單位：°)
H1(位置高)
H2(位置中)
H3(位置低)
實驗二：探究結構穩定性與重心位置的關系（定量實驗）
實驗現象分析：
結構質量一定時，重心位置越高，結構傾倒時的擺錘抬起的角度越小;重
心位置越低，結構傾倒時的擺錘抬起的角度越大。
實驗結論：
重心位置影響結構的穩定性，重心越低，結構越穩定。
拓展性實驗：探究結構穩定性與質量的關系（定量實驗）
立柱傾倒時，擺錘抬起臨界角
度
(單位：°)
H1
H2
立柱傾倒時，擺錘抬起臨界角度
（鐵塊重1.125KG）
鐵塊位置
（鐵塊重1.725KG）
H1(位置高)
H3
H2(位置中)
H3(位置低)
1.725KG
拓展性實驗：探究結構穩定性與質量的關系（定量實驗）
實驗現象分析：
在相同位置時，質量越大的鐵塊，在傾倒時，擺錘抬起角度越大。
實驗結論：
質量影響結構的穩定性，質量越大，結構穩定性越好。
實驗三：探究結構穩定性與支撐面面積大小的關系（定量實驗）
支撐面：連接物體所有支撐點的平面。
藍色部分為接觸面
紅色部分為支撐面
實驗三：探究結構穩定性與支撐面面積大小的關系（定量實驗）
實驗裝置：掛重錘的三角架、刻度板、電子測力計，尺子等
實驗方法：改變支撐面面積大小時，拉動三角架結構，
測拉力的大小。
40
40
30
20
圖片
實驗三：探究結構穩定性與支撐面面積大小的關系（定量實驗）
一只腳剛抬離臺面時的水平
拉力
（KG）
底邊
（厘米）
高
（厘米）
支撐面面積
（平方厘米）
40
40
40
40
30
20
800
600
400

改變支撐面積大小，保持重心位置不變
實驗三：探究結構穩定性與支撐面面積大小的關系（定量實驗）
實驗現象分析：
支撐面面積越大，三角形結構一只腳抬起時水平加載所用的力越大。支
撐面面積越小，三角形結構一只腳抬起時水平加載所用的力越小。
實驗結論：
支撐面面積影響結構的穩定性，支撐面面積越大，結構越穩定。
實驗四：探究結構穩定性的依據和條件（定性實驗）
實驗裝置：自制四邊形穩度計、帶重心垂線的三角架
實驗方法：推動結構至傾倒時，觀察垂線與支撐面
最外側線的關系
我們反向做實驗，找出結構傾倒時的條件。
圖 片
實驗四：探究結構穩定性的依據和條件（定性實驗）
實驗對象及方法 剛傾倒時，垂線在支撐面上投影位置
不斷減小三角架的支撐面面積
水平推動四邊形結構
圖 片
實驗四：探究結構穩定性的依據和條件（定性實驗）
實驗現象分析：
前面實驗過的涉及穩定性要素全部再次實驗后，觀察到，不管什么情況，
只要重心垂線超出支撐面邊，即傾倒。
實驗結論：
結構穩定的依據和條件：重心垂線落在支撐面內。
~~~~~~
~~~~~~
拓展：重心所在的垂線
合外力所在的線
F
~~~~~~
~~~~~~
~~~~~~
G
F合
實驗總結：
影響結構穩定性的因素有：幾何形狀，重心位置，支撐面面積
大小、質量等，結構穩定的依據和條件：重心所在的垂線落在支撐
（合外力所在的線）
面內。
思考、實踐：
大單元活動項目：橋梁模型穩定性的思考、設計

展開更多......

收起↑