第二節(jié) 穩(wěn)固結構的探析

據(jù)說比薩斜塔是用比薩艦隊運來的六艘戰(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。但由于塔身過重，地質松軟，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4.8米。意大利當局為了拯救斜塔，已向全世界廣泛征求保護方案，同時在塔的北側加壓了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。不過斜有斜的好處，每天為“斜”而來的參觀者多達10余萬人，扔下大把大把的銀子。如果它是一座正塔，比薩就不會有今天的風光，也就不會有這么多便宜可占了。

比薩斜塔高54.5米，直徑16米，重約1.4萬噸。斜塔共有八層，除底層和頂層有所不同外，其余六層結構完全一樣。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，斜塔底層墻壁上刻有浮雕，頂層有鐘亭。塔內有螺旋臺階294級，供游人登塔，遠眺全城風光。

比薩斜塔是世界建筑史上的一大奇跡。由于塔身壓力過重和地質松軟，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，隨著工程的進度，傾斜度不斷增加。到塔身建到第三層時，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·皮薩諾精心測量和計算，證明比薩斜塔雖傾斜，但不會倒塌，使工程繼續(xù)按原設計繼續(xù)施工，直到竣工。

比薩斜塔位于意大利中部比薩古城內的教堂廣場上，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，還因為1590年，意大利的偉大科學家伽俐略，曾在斜塔的頂層做過自由落體運動的實驗，讓兩個重量相差10倍的鐵球，同時從塔頂落下，結果，兩球同時著地，一舉推翻了束縛人們思想近xx年的希臘著名學者亞里士多德關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。伽俐略開創(chuàng)了實驗物理的新時代，被人們稱為“近代科學之父”，而他用來做實驗的斜塔也因而更加遐邇聞名。

通過分析長方體重心的垂線位置與穩(wěn)定性示意圖，使學生容易理解，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。

[引導學生得出結論]：結構的穩(wěn)定性與重心位置有關。

結構重心的位置：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(wěn)定的，沒有就是不穩(wěn)定的。

例如：一摞書，整齊放置時的穩(wěn)如泰山；另一種放法：每本都往一邊慢慢往外放置，到一定程度時一摞書就全倒了。

小資料（中國的斜塔）：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、結構的穩(wěn)定性與它的幾何形狀有關。 

a、a字形梯為什么載人時能夠保持穩(wěn)定？如果沒有梯子中間的拉桿將會怎么樣？

生：思考回答

師：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(wěn)。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(wěn)定的三角形，這就進一步加強了梯子的穩(wěn)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(wěn)定。