第二節 探究結構

課 題

課 型

新 授

本課題課時數：3  本課為第2課時      備課日期 9 月 18日

教   學

目   標

1、理解內力、強度、應力的概念；能進行簡單的應力計算；會用應力和強度的關系來解釋一些日常現象。

2、通過簡單的實驗，使學生加深強度與材料、強度與材料的形狀有密切關系的了解。

3、從日常生活中經常碰到的物品以及工程中常見的結構連接，使學生了解結構連接的各種方培養學生對身邊事物的觀察能力。

教 學 重 難 點 及

對    策

重點：理解強度的概念，強度與應力、強度與材料及材料的形狀、強度與結構的連接的關系。
難點：利用所學知識解釋生活中相關的現象。

教  學  過  程  設  計

教學內容

教學過程

學生活動

備注

一、引入

二、新課

三、小結

復習。上節課我們學習了影響結構穩固的一個主要因素：結構的穩定性。這節課我們接著學習影響結構穩固的另外兩個因素：結構的強度和結構的連接。那么，什么是結構的強度？

一、結構的強度

1、結構的強度是指結構具有的抵抗破壞的能力。（可與穩定性作比較）

指出：結構的強度是通過構件和材料來體現的。

2、強度與應力

設問：想一想，在材料相同的情況下，構件被破壞的危險程度與什么有關？

a、分析：

⑴內力。構件在外力的作用下會變形，同時其內部各質點之間的相互作用力發生了改變，產生一種抵抗外力的力，稱為內力。

一般來說，外力越大，構件的內力隨之越大，構件被破壞的危險就越大。

⑵橫截面積。

演示實驗：在相同外力及材料的條件下，粗細不同的兩根泡沫塑料桿的承重試驗。引導學生得出結論：構件被破壞的危險程度還與它的截面積有關，橫截面積越大，被破壞的危險性越小。

⑶在材料相同的情況下，構件被破壞的危險程度與它的內力以及橫截面積有關，我們把這兩者的比值稱為應力。用公式表示：δ＝n/a。

應力：構件單位截面面積所受的內力稱為構件的應力。應力的單位是帕（pa），與壓強相同。

應力又分為正應力和剪（切）應力。同截面垂直的的應力稱為正應力或反向應力；同截面相切的應力稱為剪應力或切應力。

b、深入：

（1）建筑物的支柱是怎樣承受壓力的？假設支柱的橫截面為邊長l的正方形，支柱頂受軸向壓力p，支柱重力g，求支柱的底截面l-l上的應力。

生：討論回答

師：（分析解答）做截面，將柱子上半部分隔離，則其受到的力為p+g。

根據平衡條件可知，內力n＝p+g。

所以應力δ＝n/s＝(p+g)/s。

（2）扭絞的繩子為什么不容易拉斷？拔河用的繩子為什么要做成這個樣子？

生：討論回答

師：分析解答：拔河的時候，繩受到兩邊拉力的作用，內部就產生了抵抗拉力的張力。當張力超過一定值時，繩子就會在應力最大的地方被拉斷。若把多股細繩絞合在一起，既可以防止它們之間的相對移動，保證各股細繩同時受力，實際上也就是有效地增大了繩子的橫截面積，減少了繩子的應力。

3、強度與材料

⑴強度與材料

我們都會有這樣的經驗，用手擠壓紙杯，紙杯就會變形；而用同樣的力擠壓不銹鋼杯，不銹鋼杯的外形則無明顯改變。這說明了結構強度與材料有關。

當應力達到某一極限值時，構件便會被破壞，因而設計中必須使構件的強度留有必要的余量，作為設計時應力的最高限度，這個最高限度值稱為許用應力。許用應力分許用抗壓應力和許用抗拉應力。如表1-3。