第二節 穩固結構的探析

如果這樣做了，大家想一想，運動員在跑動時候，很可能就會撞到支架上去了是吧？所以我們在設計的時候還不要忘記要考慮人機關系。

[分析]：關于增大支撐面提高穩定性不夠現實，教師重點講解，上升到在進行設計的時候別忽略了人機關系

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。

那我們如何來評價這條板凳、這個防盜網呢?我們就要用到我們今天學習的內容：強度。

（二）結構的強度

這條板凳、這個防盜網的強度是怎樣的，也就是指它受到外力作用的情況下，它不被外力破壞的能力如何。

　　所以說結構的強度是指：結構具有的抵抗被外力破壞的能力。

強度與穩定性的聯系與區別：

我們知道穩定性是研究物體的保持平衡狀態的能力，強度是研究不被外力破壞的能力。例如我們剛才舉的椅子的例子，椅子能夠承受人的重力這是一個強度問題，那么椅子會不會左右晃動，搖擺，那就是一個穩定性問題了。（通過例子讓學生有感性的認識，不必要進行深入分析）

應力和強度的關系：

這只是我們一個籠統的說法，我們如何來衡量一件東西的強度呢。那就要用到我們以前學習的應力的知識。

馬上行動： 

根據你的生活經驗填寫下表：

事件

結果

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量的重物

  竹竿比脆性塑料桿能掛更多的重物而不會斷裂

  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容易損壞

因為有連接點

1.影響結構強度的主要因素

①完成課本p17頁案例

②學生回答

③由學生的回答，引導學生得出影響結構強度的幾個主要因素。

案例分析：

吊蘭支撐使用的三角形支架結構，而不使用由一根直桿挑起的結構。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件是焊接而不是捆縛，這種連接方式更牢固。

1)總結出影響結構強度的幾個主要因素

(1)結構的形狀:

（2）使用的材料

（3）構件之間的連接方式：

 (1)結構的形狀:

①三角形形狀。三角形是框架結構中最基本的形狀之一,它結實、穩定、所用材料最少。在長方形或六邊形的框架中間，加上支撐構件，構成三角形，就可以大大增加它的牢固程度。

展示幻燈片，通過鉆石的例子進行分析。金剛石分子為四面體，每個四面體有四個角、四個面，且每個面為三角形。

鉆石的結構（難以置信的強度）

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、不同截面形狀的構件的強度排列順序。（經理論證明和實踐驗證，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。這是因為工字梁的面積集中在應力最大的地方，而圓形則相反。但有時為了制造和使用的問題，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。）