第一章 結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì) 第三課時(shí) 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的分析（通用2篇）

第一章 結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì) 第三課時(shí) 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的分析 篇1

　　第一章結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)

　　第三課時(shí)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的分析

　　【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

　　1、了解內(nèi)力和應(yīng)力的概念，知道內(nèi)力和應(yīng)力的關(guān)系。

　　2、了解結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的概念，理解影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的因素

　　【課程導(dǎo)入】

　　我們通過(guò)前邊的學(xué)習(xí)，了解到結(jié)構(gòu)的本質(zhì)就是為了承受力和抵抗形變，從本節(jié)課開(kāi)始我們就來(lái)了解一下結(jié)構(gòu)的兩個(gè)力學(xué)性質(zhì)——強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

　　【學(xué)習(xí)過(guò)程】

　　根據(jù)你的生活經(jīng)驗(yàn)填寫(xiě)下表：

　　事件

　　結(jié)果

　　原因

　　分別在一根竹竿和一根同樣尺寸的脆性塑料桿上不斷加掛相同質(zhì)量的重物

　　竹竿比脆性塑料桿能掛更多的重物而不會(huì)斷裂

　　不同材料的抗拉性能不同

　　沿著垂直于重心線的方向撞擊一根完整的鋼管與用同樣的方法撞擊一根中間有焊接縫的鋼管

　　中間有焊接縫的鋼管受到撞擊時(shí)容易損壞

　　因?yàn)橛羞B接點(diǎn)

　　一、關(guān)于結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的概念 

　　內(nèi)力：                                                                       

　　應(yīng)力：                                                                       。

　　公式：                 

　　請(qǐng)計(jì)算p26頁(yè)兩處的內(nèi)力

　　拓展提高    你怎樣看待俗語(yǔ) “一根筷子比一把筷子易斷”。

　　強(qiáng)度：                                                。

　　二、影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的主要因素

　　案例分析：吊蘭支撐使用的三角形支架結(jié)構(gòu)，而不使用由一根直桿挑起的結(jié)構(gòu)。從材料方面考慮，吊蘭的三角形支架使用的是鋼管而不是木條或塑料，鋼管抗拉力性能好。從連接方式考慮，吊蘭的三角形支架的構(gòu)件是焊接而不是捆縛，這種連接方式更牢固。

　　總結(jié)出影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的幾個(gè)主要因素

　　（1）結(jié)構(gòu)的形狀:

　　（2）使用的材料

　　（3）構(gòu)件之間的連接方式

　　(1)結(jié)構(gòu)的形狀:

　　①三角形形狀。三角形是框架結(jié)構(gòu)中最基本的形狀之一,它結(jié)實(shí)、穩(wěn)定、所用材料最少。在長(zhǎng)方形或六邊形的框架中間，加上支撐構(gòu)件，構(gòu)成三角形，就可以大大增加它的牢固程度。

　　展示幻燈片，通過(guò)鉆石的例子進(jìn)行分析。金剛石分子為四面體，每個(gè)四面體有四個(gè)角、四個(gè)面，且每個(gè)面為三角形。

　　鉆石的結(jié)構(gòu)（難以置信的強(qiáng)度）

　　②橫截面形狀：具有相同截面積，但不同截面形狀的同種材料的堅(jiān)固性就不同。利用圖片介紹同種材料、相同橫截面積、不同截面形狀的構(gòu)件的強(qiáng)度排列順序。（經(jīng)理論證明和實(shí)踐驗(yàn)證，在橫截面面積相同的情況下，采用“工字梁”是合理的，而采用圓形截面就不合理。這是因?yàn)楣ぷ至旱拿娣e集中在應(yīng)力最大的地方，而圓形則相反。但有時(shí)為了制造和使用的問(wèn)題，圓形截面的梁還是要采用的。如一些承受彎曲的軸，就得用圓形截面。）

　　③強(qiáng)調(diào)學(xué)生注意結(jié)構(gòu)對(duì)強(qiáng)度的影響有兩點(diǎn)，一是結(jié)構(gòu)的外部形狀，二是結(jié)構(gòu)的構(gòu)件截面形狀，結(jié)構(gòu)的外形相同，構(gòu)件的截面不同，其強(qiáng)度不一樣。

　　小實(shí)驗(yàn)：p019

　　（2）因素2：使用的材料

　　①展示幻燈片圖片，從紙杯到塑料杯到無(wú)銹鋼杯，說(shuō)明強(qiáng)度和材料有關(guān)。

　　②介紹混凝土材料。從應(yīng)用廣泛的鋼筋和混凝土到工程人員新發(fā)明的纖維混凝土、聚合物混凝土、輕質(zhì)混凝土等，一系列新型高強(qiáng)度混凝土。（例如，混凝土抗壓性能較好，而抗拉能力就比鋼筋要小得多。因此在制造時(shí)可在梁的受拉區(qū)放置鋼筋，組成鋼筋混凝土梁，在這種梁中，鋼筋受拉，混凝土受壓，它們合理組成一個(gè)整體，共同承擔(dān)載荷的作用。）

　　（3）因素3：構(gòu)件之間的連接方式：

　　①構(gòu)件連接的類別：

　　結(jié)構(gòu)的連接是指通過(guò)一定的連接物將構(gòu)件組成整體結(jié)構(gòu)。

　　鉸連接：被連接的構(gòu)件在連接處不能相對(duì)移動(dòng)，但可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。（圖片舉例）具體有松螺栓、松鉚等。

　　剛連接：被連接的構(gòu)件在連接處既不能相對(duì)移動(dòng)，也不能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。（圖片舉例）具體有榫接、膠接、焊接等。

　　②提出：結(jié)點(diǎn)是從連接的效果來(lái)劃分。一個(gè)結(jié)點(diǎn)可以有多種連接方式。不同的材料有不同的連接方式；構(gòu)件的連接方式不同，結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度也不同。

　　馬上行動(dòng)

　　（1）.對(duì)一個(gè)用4根小木條釘成的相片框,使它更牢固的做法是什么?

　　可用直角鐵片固定在連接處的背面。

　　（2）.在自行車各部件之間的連接中,三角架屬于_______________連接；剎車連桿之間屬于_______________連接；輻條與鋼圈之間屬于_______________連

　　接。

　　三角架屬于剛連接；剎車連桿之間屬于鉸連接；輻條于鋼圈之間屬于鉸連接。

　　（3）.比較左圖中同一結(jié)構(gòu)的幾種連接方式,請(qǐng)預(yù)言哪種連接方式的強(qiáng)度更好。

　　左邊的榫卯連接的強(qiáng)度最大，上下、左右、前后各方向都被牢牢固定住，所以強(qiáng)度最大。中間的連接方式強(qiáng)度最小，釘子是從側(cè)面釘進(jìn)去的，中間的橫梁不能承受較重物體的壓力，所以強(qiáng)度最小。

　　連接方式：一體式（榫接、鉚接、焊接等等）、擠壓式（螺絲、輪胎與車圈等）、接插式（插頭）、絞連接（輪子、軸承、風(fēng)扇、人體四肢與軀干等等）、剛連接（建筑物的各個(gè)部分之間等等）。

　　影響因素：

　　形狀：a字型梯、三腳架

　　底面積：大壩、各種塔

　　重心位置：不倒翁、落地扇、比薩斜塔不倒之迷等等。

　　【鞏固性檢測(cè)】

第一章 結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì) 第三課時(shí) 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的分析 篇2

　　第一章結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)

　　第三課時(shí)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的分析

　　【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

　　1、

　　【課程導(dǎo)入】

　　我們

　　【學(xué)習(xí)過(guò)程】

　　一、教師：前一節(jié)課我們學(xué)習(xí)了結(jié)構(gòu)的基本知識(shí)，對(duì)結(jié)構(gòu)有了初步的認(rèn)識(shí)。大家知道結(jié)構(gòu)是無(wú)處不在的，（觀看幻燈片）注意觀察這些結(jié)構(gòu)，請(qǐng)同學(xué)回憶什么是結(jié)構(gòu)？

　　學(xué)生發(fā)言：結(jié)構(gòu)是指事物的各個(gè)組成部分之間的有序搭配和排列。

　　學(xué)生發(fā)言：從力學(xué)角度來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)是指可以承受一定力的架構(gòu)形態(tài)，它可以抵抗能引起形狀和大小改變的力。

　　教師：（觀看幻燈片）來(lái)看一下這些圖片，在日常生活中，我們時(shí)常會(huì)看到翻到在地的物體。是什么原因出現(xiàn)了圖上所示的現(xiàn)象？

　　學(xué)生發(fā)言：這些物體失去了平衡。

　　教師：在臺(tái)風(fēng)來(lái)之前它是穩(wěn)定的！是什么原因出現(xiàn)了不平衡狀態(tài)？

　　學(xué)生發(fā)言：是臺(tái)風(fēng)把它們吹倒了！

　　[引出問(wèn)題]：那到底什么樣的結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定的，什么樣的結(jié)構(gòu)又是不穩(wěn)定的？

　　第二節(jié)  穩(wěn)固結(jié)構(gòu)的探析

　　二）、新課內(nèi)容：

　　結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性是指結(jié)構(gòu)在負(fù)載的作用下，維持原有平衡狀態(tài)的能力。

　　臺(tái)風(fēng)過(guò)后，部分結(jié)構(gòu)卻完好無(wú)損，這又說(shuō)明，有的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，有的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。

　　想一想：

　　結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與什么因素有關(guān)？

　　填表說(shuō)明下表中的物體有可能因受哪些力的作用而出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象，并根據(jù)你的生活經(jīng)驗(yàn)，簡(jiǎn)要說(shuō)明原因。（p012）

　　物體

　　受到的外力

　　不穩(wěn)定的主要因素

　　廣告牌

　　重力、風(fēng)力

　　底座小、重心高、受風(fēng)面積大

　　落地?zé)?/p>

　　重力、撞擊力

　　底座小、重心高

　　底小口大的空竹簍

　　重力、撞擊力

　　底座小、重心高

　　（一）影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素：

　　[實(shí)驗(yàn)探究1]：

　　學(xué)生拿一本書(shū)，讓它直立在桌面上，它馬上傾倒了，顯然，其穩(wěn)定性不好。

　　同樣的一本書(shū)，把它的下端各書(shū)頁(yè)展開(kāi)一定的角度，仍舊將它直立在桌面上，它就能很好的挺立住。

　　因素一：支撐面積的大小

　　1.穩(wěn)定性與支撐面積的大小有關(guān)

　　支撐面越大越穩(wěn)定，越小越不穩(wěn)定。

　　a.落地電風(fēng)扇或者賓館里的落地?zé)簦�它們都有一個(gè)比較大的底座。

　　[引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論]：結(jié)構(gòu)的底座，結(jié)構(gòu)與地面接觸所形成的

　　b：為什么大壩的橫截面總是建成梯形？

　　生：思考回答

　　師：大壩需要承受很大的力的作用，如自身的重力，水的沖擊力、壓力等等，要起到防洪的作用，大壩必須要求非常穩(wěn)固。大壩建成梯形，增大了與地面接觸所形成的支撐面，支撐面越大越堅(jiān)實(shí)，穩(wěn)定性就越好。

　　c.為什么許多課桌椅的支撐腳要做成往外傾斜？

　　生：思考回答

　　師：這是為了進(jìn)一步增大與地面接觸所形成的支撐面積，增加穩(wěn)定性。從而引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論：結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與支撐面積大小有關(guān)。

　　注意：支撐面≠接觸面。（接觸面是物體與地面接觸形成的面。支撐面是物體與地面接觸形成支撐點(diǎn)的連線與地面構(gòu)成的面。）

　　[實(shí)驗(yàn)探究2]：顯示落地扇的圖片

　　師：落地扇為什么不易傾倒？

　　生：思考回答

　　師：落地扇的底座采用較重的材料，風(fēng)扇比底座輕很多，使落地扇的重心降低。

　　因素二：重心位置

　　2.結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與重心位置有關(guān)。

　　物體重心越低，越穩(wěn)定。

　　a.不倒翁為什么不倒？如果在它脖子上掛上一定數(shù)量的鐵環(huán)，它還會(huì)不倒嗎？

　　師：研究不倒翁的結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)不倒翁的重心很低，就在它與地面的接觸點(diǎn)上，所以不倒，如果往它的脖子掛上鐵環(huán)，它的重心位置升高了，當(dāng)鐵環(huán)達(dá)到一定數(shù)量時(shí)，不倒翁就不在是不倒翁了。

　　[引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論]：重心的高低影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。重心越低,穩(wěn)定性越好;重心越高,穩(wěn)定性越差。

　　b.以前的農(nóng)作物個(gè)子高，遭遇暴風(fēng)驟雨容易傾覆，造成減產(chǎn)；現(xiàn)在的農(nóng)作物普遍個(gè)子矮。就是利用了重心低結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的原理。

　　c.屏幕顯示比薩斜塔的圖片，比薩斜塔為什么不倒塌？（簡(jiǎn)單介紹比薩斜塔。）

　　比薩斜塔(campanile di pisa)其實(shí)是比薩教堂(duomo)的一部份，整座教堂建筑分為主教堂、洗禮堂與鐘樓三大部份。主教堂采用了拉丁十字架式，有些設(shè)計(jì)高雅別致的柱子作裝飾；教堂的正面是洗禮堂，緊接著教堂而興建；在后方有一羅馬式的建筑，其圓頂部份是在百多年后才興建的，采歌德式的設(shè)計(jì)，像是一個(gè)圓球上的圓錐體，十分獨(dú)特。

　　據(jù)說(shuō)，大約在10紀(jì)，比薩王國(guó)打了一次勝仗，掠獲了大批財(cái)寶。為了炫耀功績(jī)，大公決定建筑一座大教堂，在教堂旁邊修一個(gè)鐘塔。鐘塔建到三層時(shí)就發(fā)現(xiàn)向南傾斜，被迫停工。94年之后，比薩人建塔之心不死，找來(lái)著名工程師皮薩諾反復(fù)測(cè)量，證實(shí)此塔雖斜，但無(wú)倒塌之虞；便又繼續(xù)修建并把每層南面的柱子略微加高一點(diǎn)。比薩斜塔離大教堂20多米，本是大教堂的鐘樓，外觀呈圓柱形，是由白色大理石砌成。

　　據(jù)說(shuō)比薩斜塔是用比薩艦隊(duì)運(yùn)來(lái)的六艘戰(zhàn)利品建成的。根據(jù)塔基上的碑文記載，它從1174年始建，1350年竣工，經(jīng)歷了176年。但由于塔身過(guò)重，地質(zhì)松軟，因此塔身仍以每年1.25毫米的速度向南傾斜。到1999年1月，塔頂比中軸線偏斜已達(dá)4.8米。意大利當(dāng)局為了拯救斜塔，已向全世界廣泛征求保護(hù)方案，同時(shí)在塔的北側(cè)加壓了830噸的鉛塊，并在塔身的三分之一處加了一圈銅纜，向北牽拉固定。不過(guò)斜有斜的好處，每天為“斜”而來(lái)的參觀者多達(dá)10余萬(wàn)人，扔下大把大把的銀子。如果它是一座正塔，比薩就不會(huì)有今天的風(fēng)光，也就不會(huì)有這么多便宜可占了。

　　比薩斜塔高54.5米，直徑16米，重約1.4萬(wàn)噸。斜塔共有八層，除底層和頂層有所不同外，其余六層結(jié)構(gòu)完全一樣。斜塔底層有15根圓柱，中間六層各有31根圓柱，頂層12根。沿石柱有寬4米的環(huán)行走道。斜塔每層都有拱門，總共有213個(gè)，斜塔底層墻壁上刻有浮雕，頂層有鐘亭。塔內(nèi)有螺旋臺(tái)階294級(jí)，供游人登塔，遠(yuǎn)眺全城風(fēng)光。

　　比薩斜塔是世界建筑史上的一大奇跡。由于塔身壓力過(guò)重和地質(zhì)松軟，南面的地基比北面約低2米。在施工期間塔身既出現(xiàn)輕微傾斜，隨著工程的進(jìn)度，傾斜度不斷增加。到塔身建到第三層時(shí)，可明顯看出傾斜，曾一度停工。一百多年以后，經(jīng)工程師托馬索·皮薩諾精心測(cè)量和計(jì)算，證明比薩斜塔雖傾斜，但不會(huì)倒塌，使工程繼續(xù)按原設(shè)計(jì)繼續(xù)施工，直到竣工。

　　比薩斜塔位于意大利中部比薩古城內(nèi)的教堂廣場(chǎng)上，是一組古羅馬建筑群中的鐘樓，這座堪稱世界建筑史奇跡的斜塔，不僅以它“斜而不倒”聞名天下，還因?yàn)?590年，意大利的偉大科學(xué)家伽俐略，曾在斜塔的頂層做過(guò)自由落體運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)，讓兩個(gè)重量相差10倍的鐵球，同時(shí)從塔頂落下，結(jié)果，兩球同時(shí)著地，一舉推翻了束縛人們思想近xx年的希臘著名學(xué)者亞里士多德關(guān)于重量不同的物體其下落的速度也不相同的“物體下落速度與重量成正比”的理論。伽俐略開(kāi)創(chuàng)了實(shí)驗(yàn)物理的新時(shí)代，被人們稱為“近代科學(xué)之父”，而他用來(lái)做實(shí)驗(yàn)的斜塔也因而更加遐邇聞名。

　　通過(guò)分析長(zhǎng)方體重心的垂線位置與穩(wěn)定性示意圖，使學(xué)生容易理解，比薩斜塔不倒的原因是它的重心所在點(diǎn)的垂線落在塔的底面的范圍內(nèi)。當(dāng)塔傾斜到一定程度，重心的垂線不再落在塔的底面時(shí)，塔就會(huì)傾倒。

　　[引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論]：結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與重心位置有關(guān)。

　　結(jié)構(gòu)重心的位置：結(jié)構(gòu)重心所在點(diǎn)的垂線是否落在結(jié)構(gòu)底面的范圍內(nèi)，落在就是穩(wěn)定的，沒(méi)有就是不穩(wěn)定的。

　　例如：一摞書(shū)，整齊放置時(shí)的穩(wěn)如泰山；另一種放法：每本都往一邊慢慢往外放置，到一定程度時(shí)一摞書(shū)就全倒了。

　　小資料（中國(guó)的斜塔）：遼寧瑞州古塔，現(xiàn)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(jīng)地震與洪水破壞，卻始終斜而不倒，堪稱奇跡。

　　3、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與它的幾何形狀有關(guān)。

　　a、a字形梯為什么載人時(shí)能夠保持穩(wěn)定？如果沒(méi)有梯子中間的

　　生：思考回答

　　師：一般情況下，梯子打開(kāi)的時(shí)候，梯面與地面組成三角形，梯子本身就能站得穩(wěn)。當(dāng)連接兩個(gè)梯面的橫桿拉直時(shí)，兩個(gè)梯面的上半部分就與橫桿構(gòu)成了穩(wěn)定的三角形，這就進(jìn)一步加強(qiáng)了梯子的穩(wěn)定性，保證梯子能承受人體的壓力。如果沒(méi)有梯子中間的拉桿，載人時(shí)就不能保持穩(wěn)定。

　　b、照相機(jī)的支撐架為什么常使用三腳架而不用其他形狀？

　　生：思考回答

　　師：分析，因?yàn)槿�角支架與地面有三個(gè)接觸點(diǎn)，形成的三角形結(jié)構(gòu)使照相機(jī)的支撐架更容易穩(wěn)定。

　　師：通過(guò)上面的分析，我們知道，結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與它的幾何形狀有關(guān)。

　　補(bǔ)充（三角形穩(wěn)定性的應(yīng)用）：建筑中廣泛運(yùn)用了三角形的穩(wěn)定性。房子、橋梁的桁架大多都是由多個(gè)三角形構(gòu)成的；鋼架結(jié)構(gòu)的十字梁同樣是運(yùn)用這一原理，在四邊形的框架中用兩條桿件作對(duì)角線，形成多個(gè)三角形，既節(jié)省了材料，減輕了結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，又有效地加強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。十字鋼梁也是建筑中常用的構(gòu)件，如在高壓輸電的鐵塔、懸索橋的塔架，以及摩天大樓鋼架結(jié)構(gòu)中都被普遍地采用。

　　[案例分析]：靜止?fàn)顟B(tài)的單車如何保持穩(wěn)定（課本：p14）

　　（2）單腿支撐

　　探究

　　1.調(diào)整單腳支撐位置，研究何時(shí)最易倒下，何時(shí)最平衡？自行車騎起來(lái)時(shí)，只有兩個(gè)支撐點(diǎn)，為什么不會(huì)倒下呢？

　　[試驗(yàn) ]：學(xué)生騎自行車

　　[教師講述]：在靜止情況下，自行車本身不能自我平衡，需要加一支撐腳。當(dāng)由騎車人和自行車構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)動(dòng)起來(lái)之后，騎車人為系統(tǒng)注入動(dòng)力，從而在自行車前進(jìn)的時(shí)候，通過(guò)人的不斷調(diào)節(jié)，自行車和騎車人與地面垂直，使自行車的重心落在車輪與地面接觸的面積內(nèi)。因此，在沒(méi)有明顯的外力干涉時(shí)，這一動(dòng)態(tài)系統(tǒng)能夠表現(xiàn)出一種穩(wěn)定。

　　2.走鋼絲的人為什么要拿一條長(zhǎng)棒？

　　注意:運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下與靜止?fàn)顟B(tài)下物體的穩(wěn)定條件有所不同。

　　這個(gè)謎，直到本世紀(jì)八十年代初才解開(kāi)。一位美國(guó)的物理系研究生，通過(guò)電腦進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)算，終于從理論上解決了。問(wèn)題就出在旋轉(zhuǎn)速度和摩擦上了。陀螺在旋轉(zhuǎn)起來(lái)時(shí)，支持點(diǎn)周圍也不免與支持面（桌面）產(chǎn)生摩擦，而這種旋轉(zhuǎn)的物體總是使運(yùn)動(dòng)趨向于摩擦更小的狀態(tài)。當(dāng)陀螺搖搖晃晃地立起來(lái)，終于使一個(gè)尖端著地時(shí)，就逐漸達(dá)到了支持點(diǎn)面積最小，穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)，水平的能量轉(zhuǎn)化成為繞對(duì)稱軸旋轉(zhuǎn)的動(dòng)作。當(dāng)然，由于摩擦，它的轉(zhuǎn)速又會(huì)慢慢減小。然后開(kāi)始搖晃，最后，倒下來(lái)，因?yàn)檫@時(shí)它要趨向重心更低，更穩(wěn)定的狀態(tài)。(陀螺效應(yīng)：凡是高速旋轉(zhuǎn)的物體，都有一種使轉(zhuǎn)動(dòng)軸保持不變的能力，這種能力使得陀螺即使在不平的支持面上轉(zhuǎn)動(dòng)也不會(huì)倒下。教師演示滾動(dòng)的硬幣不倒，轉(zhuǎn)動(dòng)的陀螺不倒的演示試驗(yàn)。所以一旦自行車運(yùn)動(dòng)起來(lái)后，轉(zhuǎn)動(dòng)的車輪也具備這種能力，這種能力使得自行車即使發(fā)生了傾斜，也能自動(dòng)地把自行車調(diào)整過(guò)來(lái)，這就是自行車不倒的原因。)

　　馬上行動(dòng)：摩托車的支撐架（課本：p14）

　　[教師總結(jié)]：運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下與靜止?fàn)顟B(tài)下物體的穩(wěn)定條件有所不同。結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性在日常生活中有著廣泛的應(yīng)用，一方面人們利用穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)抵抗外力、承受負(fù)載，另一方面又利用不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)某些功能。

　　拓展：不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)應(yīng)用 

　　學(xué)生舉例：如移動(dòng)門、折疊椅等等。

　　1.倒置的啤酒瓶可以預(yù)報(bào)地震。

　　2.在打水的桶口邊掛一重物，在水面時(shí)能自動(dòng)翻倒打水。  

　　[學(xué)生快速閱讀案例]：  

　　虎丘是蘇州兩千五百倉(cāng)桑的見(jiàn)證。高高聳立在山頂?shù)幕⑶鹚�已�?jīng)成了蘇州的標(biāo)志。

　　虎丘斜塔日益著名，并且因?yàn)樗�和吳王墓撲朔迷離的關(guān)系令科學(xué)家和游客興致倍增。

　　到了公元15xx年，唐伯虎、王鏊等人因池水干涸，發(fā)現(xiàn)墓門，留下石刻。1955年人民政府清理劍池時(shí)確時(shí)找到了一條長(zhǎng)約10米的石胡同，盡頭呈喇叭狀，容四人并立，并有一橫三豎四塊青石琢成的長(zhǎng)方形石板，顯然均為人工所為。根據(jù)墓門的形制和朝向，完全符合春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期的墓制。因此推測(cè)可能為吳王墓。但因墓恰巧在塔底下，且規(guī)模宏大，一旦開(kāi)挖必影響塔，因而作罷，未打開(kāi)墓門，留下千古之謎。現(xiàn)在的情況是虎丘后山為土堆砌，前山為巨石，因而推測(cè)后山為人工所堆。如果是這樣，就和虎丘塔的傾斜有關(guān)。因?yàn)榈鼗�不牢，�?000噸的塔便傾向土堆的一邊。所以，我們不妨認(rèn)為，是吳王墓的建造引起了虎丘塔的傾斜，

　　而虎丘塔的傾斜又保護(hù)了底下的吳王墓，使之不能開(kāi)挖，成了一只真正保護(hù)吳王墓的白虎。就就是塔與墓兩個(gè)重要古跡之間的關(guān)系。

　　虎丘塔是全國(guó)重點(diǎn)文物保護(hù)單位。虎丘塔高47.7米，比意大利比薩斜塔矮6米；塔尖偏離中心2.34米，是比薩塔的一半；虎丘塔建于961年，比比薩塔早完工390年。請(qǐng)大家注意右側(cè)塔身呈弧型曲線。因此，由此推測(cè)，和意大利比薩塔

　　一樣，虎丘塔在建塔時(shí)就開(kāi)始傾斜。最后一層塔似乎偏向左邊，這是因?yàn)?638年遭雷擊失火燒毀，重建時(shí)為改變重心、糾正傾斜的結(jié)果。

　　我們知道，與虎丘塔同期的杭州雷峰塔在三十年代倒塌。到五十年代，虎丘塔岌岌可危，不僅傾斜嚴(yán)重，而且周身裂縫遍布，最寬處達(dá)80厘米。1956年采用鐵箍噴漿法，如箍桶一般，每層塔內(nèi)用鋼筋箍起來(lái)，地基灌澆水泥，有效地消除了裂縫。關(guān)于56年修塔，有一段有趣的歷史。當(dāng)年開(kāi)會(huì)討論修塔方案時(shí)，有一老工人坐在墻角微微地笑，主持會(huì)議的人見(jiàn)他胸有成竹的樣子，便請(qǐng)他發(fā)言。老工人再三推辭后，終于提出了箍桶匠修桶的原理和方案，引起全場(chǎng)哄堂大笑。此事便擱淺。不久，來(lái)了一位蘇聯(lián)專家。看完虎丘塔下山路上，陪同人員講了上面這段故事，蘇聯(lián)專家十分感興趣，重又上山，于是外國(guó)專家發(fā)的話，便開(kāi)始具體制定修塔方案。

　　1981年開(kāi)始用五年時(shí)間加固地基。在塔基下人工打44個(gè)孔，灌鋼筋水泥，在44個(gè)樁下做水泥殼體，地下防水，更換部分磚體，制止了塔身的繼續(xù)傾斜。

　　[學(xué)生分組討論]：為什么傾斜而不倒塌？（其重心向地面引垂線仍舊落在底座范圍內(nèi)）

　　補(bǔ)充：比薩斜塔

　　[練習(xí)]:

　　(1)在擁擠的公共汽車上已沒(méi)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的沒(méi)摔倒？

　　人的身體的穩(wěn)定性取決于支撐面的大小和人體姿勢(shì)重心的高低，在一定范圍內(nèi)，兩腳分得越開(kāi)，則重心越低，支撐面變大，越穩(wěn)定！

　　(2)貨物應(yīng)盡量放在船艙里還是甲板上？為什么？

　　(3) 在我國(guó)四川的廣漢三星堆出土的器具有許多都是尖底的。怎么擺放才穩(wěn)定呢？

　　(4) p023頁(yè)第1題

　　教師：要提高這種籃球架的穩(wěn)定性可以怎么做？ 

　　學(xué)生發(fā)言：在籃球底座上加些比較重的石板之類的重物。

　　教師：這是出于什么原因呢？

　　學(xué)生發(fā)言：是為了使籃球架的重心向后偏移，重心所在點(diǎn)的垂線落在結(jié)構(gòu)底面的范圍內(nèi)，達(dá)到結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的基本條件。

　　教師：還有什么方法嗎？

　　學(xué)生發(fā)言：可以增大底座與地面的接觸面，這樣也可以使重心所在點(diǎn)的垂線落在結(jié)構(gòu)底面的范圍內(nèi)。

　　教師：但我們?cè)谌粘Ｉ�活中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)這樣做的，為什么呢？

　　如果這樣做了，大家想一想，運(yùn)動(dòng)員在跑動(dòng)時(shí)候，很可能就會(huì)撞到支架上去了是吧？所以我們?cè)谠O(shè)計(jì)的時(shí)候還不要忘記要考慮人機(jī)關(guān)系。

　　[分析]：關(guān)于增大支撐面提高穩(wěn)定性不夠現(xiàn)實(shí)，教師重點(diǎn)講解，上升到在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候別忽略了人機(jī)關(guān)系

　　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(wǎng)上擦玻璃，防盜網(wǎng)合金條的焊接處斷裂，險(xiǎn)些釀成大禍。

　　問(wèn)題： 根據(jù)你的理解，結(jié)合教材，上述情況是什么原因造成的？

　　（學(xué)生回答）

　　教師總結(jié)：這是由于板凳、防盜網(wǎng)沒(méi)有能夠承受住人的重力所造成的后果。我們說(shuō)它們不結(jié)實(shí)，板凳和防盜網(wǎng)合金條的焊接處不結(jié)實(shí)，板凳和防盜網(wǎng)的結(jié)構(gòu)不能夠抵抗外力---人的重力---所造成的對(duì)它們的破壞。

　　那我們?nèi)绾蝸?lái)評(píng)價(jià)這條板凳、這個(gè)防盜網(wǎng)呢?我們就要用到我們今天學(xué)習(xí)的內(nèi)容：強(qiáng)度。

　　【鞏固性檢測(cè)】