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《技術與設計2》第一章第二節 結構的強度教學案例
黑龍江省實驗中學 陳 醉
引入：我在中央電視臺曾看到這樣一則報道：一名勇敢的洞穴探險者，僅僅憑借一根麻繩，進行洞穴探險活動，結果在途中發生了不幸，繩子斷了，人也掉進了70余米深的洞穴里，摔成重傷。造成事故的原因是:繩子不結實,不像專業探險家們采用的粗尼龍繩那樣牢固，并且沒有科學、先進的設備做保障。生活中，我們常說的“結實與不結實，牢固與不牢固”就是指結構的強度。
那么，今天，我們就來研究結構的強度，以及影響結構強度的主要因素。
在我們的生活中有時候會遇到這樣的事情：
案例分析：
生活中有這樣的情況，人坐在一只小板凳上，用力搖幾下，板凳就壞了，人也摔倒在地上。人踩在窗戶的防盜網上擦玻璃，防盜網合金條的焊接處斷裂，險些釀成大禍。
問題： 根據你的理解，結合教材，上述情況是什么原因造成的？
（學生回答）
教師總結：這是由于板凳、防盜網沒有能夠承受住人的重力所造成的后果。我們說它們不結實，板凳和防盜網合金條的焊接處不結實，板凳和防盜網的結構不能夠抵抗外力---人的重力所造成的對它們的破壞。
結構的強度就是指結構具有抵抗被外力破壞的能力。
結構的強度是通過構件和材料來體現的。構件在外力的作用下會變形。同時構件內部各質點之間的作用力發生了改變，這種作用力的改變稱作內力。
一般說來，外力越大，則構件的內力越大。內力達到一定程度時，構件就會被破壞。在工程設計中，不允許任何構件在正常工作情況下被破壞。
技術試驗1：
我們做一個簡單的技術試驗，這是一張白紙，我很容易把它撕碎，這是一條皮帶，有誰能用手把它撕碎？
（叫一名學生上來試一試，學生回答）
結論：不同的材料，構成的結構其強度各不相同。結構的強度與材料有關；從強度角度看，外力越大，構件內力隨之越大，構件危險就越大。
構件單位截面面積所受的內力稱為構件的應力。
公式：σ = N/A
σ——應力 兆帕 (MPa)
N——內力 牛 N
A——橫截面積 米 m
公式表示：應力、內力和橫截面積之間的定量關系。由公式可知，在內力不變的情況下，構件和材料的橫截面積越大，應力越小，危險性就越小。
同截面垂直的應力稱為正應力或反應力。如，柱體垂直受壓時，其橫截面上的應力就是正應力。
同截面相切的力稱為剪應力或切應力，如剪切物體時，剪切面上就有剪應力。而梁彎曲時，其橫截面上除了具有正應力外，還有剪應力。
技術試驗2：
如圖，一張A4紙承載砝碼的質量有限，改變A4白紙的形狀，會不會增加承載重量？
動手試一試，并記錄承載鉤碼（砝碼）的質量。想一想，你能有幾種方法？
技術試驗提示：
1、直接在白紙上
2、將白紙折疊成柱狀
3、將白紙折疊成瓦棱狀
4、將白紙折疊成三角棱柱狀
5、將白紙折疊成槽型
6、將白紙卷成圓柱狀
分別增加砝碼（鉤碼）重量，直到變形為止，記錄承載的重量，分別比較上述試驗結果，記錄并進行交流。
（學生動手做，并交流）
試驗結論：
結構的強度與結構所用材料的形狀有關。
技術試驗3：
分別用A4白紙，圍成兩個四棱柱體桿件，其中一個，接口處用透明膠帶粘連，分別作承重試驗。觀察現象并分析。
粘連
不粘連

（學生動手做，并交流）
結論：結構的強度與結構的連接方式有關。不同的連接方式，結構的強度也不同。
總結 影響結構強度的因素：
結構的強度，一般取決于它對張力和壓力兩方面的反應能力，具體地說取決于以下因素：
形狀：構成的形狀略有改變，強度就會改變。
材料：不同材料有不同承受應力極限的能力。形狀相同，材料不同，強度就不同。
材料的連接方式：不同的連接方式，受力傳遞方式和效果不一樣。
作業： 收集橋梁結構的材料、圖片等相關信息，制定橋梁結構設計方案。

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