一、结构与稳定性

• 结构的稳定性是指结构在荷载的作用下维持其原有平衡状态的能力。
• 影响结构稳定性的主要因素：

1、重心位置的高低

2、结构与地面接触所形成的支撑面的大小

3、结构的形状

• 列举生活中的实际案例分析其结构和稳定性之间的关系。

木雕圆桌、圆凳         受地面积大  摆放稳定

卫星电视接收天线         支撑杆有螺丝固定在大框架上

 

摄影棚的摄象机、射灯均为三角架支撑

 

第二节  稳固结构的探析

三、结构与功能

• 结构不仅是事物存在的一种形式，而且对事物的功能和作用产生着直接影响。结构的改变可能导致功能的变化。
• 以生活中的自行车为例分析结构与功能的关系。

稳固的梯子实验

• 活动案例：稳固的梯子
• 活动目标：

1、学习结构的形状及结构与地面支撑面积的大小对结构稳定性的影响。

2、理解结构稳定性和强度的概念。

搭建图片

• 实验工具参考：

• 4根白色1*15厚连杆
• 4根白色1*9厚连杆 2根白色1*5厚连杆 2根蓝色2*4直角厚连杆
• 2根黑色8单位轴 8根黑色4单位轴
• 6个灰色连轴器 4个灰色轴套
• 10个红色轴套长销 10个黑色摩擦销 12个乳白色轴销 4个灰色手柄式连接销.

 

• 实验步骤：

• 第一步：观察生活中用到的梯子，列举你见过的梯子。
• 第二步：依此搭建直梯、人字梯、带有横梁的人字梯。
• 第三步：测试不同梯子的稳定性和强度。

 

• 实验过程：

• 在最初搭建时只让学生搭建梯子的雏形(人字梯).
• 此时的人字梯只是桁架结构，可以让学生分析结构形状与结构稳定性的关系。
• 在搭建的过程中，可以向学生提出探究性问题。例如：如何加强梯子的稳定性？如何增强梯子结构的强度？
• 在探究过后搭建出最终带横梁人字梯（A字梯）.
• 教师也可在网上找一些图片、视频，让学生观察各式各样的梯子，丰富学生对梯子的探究性学习.

• 实验小结：

• 将没有拉杆的人字梯竖立起来时，会发现其非常不稳定；增加拉杆后梯子的结构发生了变化，稳定性比没有拉杆时有了很大的提高。
• 活动总结：结构的稳定性与结构的形状有关。
• 通过本实验，教师主要是引导学生如何从组成梯子结构的材料、形状和连结方式出发，来找到这些设计方式与结构强度和稳定性的关系。此外，还要让学生明白在设计梯子时，首要考虑的是结构安全性和稳定性，但梯子的功能性要求如便携、轻巧等也要从结构上考虑。

 

篮球架实验

• 活动案例：篮球架
• 活动目的：

本实验再对结构受力分析和影响结构强度与稳定性因素把握的基础上，探究重心高低问题对结构的影响，并进行结构的设计和模型的制作。

• 搭建图片：

• 实验工具：

• 利用乐高套件搭建篮球架，所需零件如下：
• 8根白色1*15厚连杆 4根白色1*9厚连杆
• 2根蓝色1*16梁 4根蓝色1*12梁 4根蓝色1*4
• 8块蓝色2*6板 1块蓝色2*8板
• 2根蓝色2*4直角厚连杆
• 1根黑色8单位轴 2根黑色6单位轴 2根灰色5单位轴2根黑色4单位轴 4根灰色3单位轴 2根红色2单位限位轴
• 12个红色轴套长销 8个红色双轴连接器 20个黑色摩擦销 1个黑色重力块

• 实验步骤：

• 第一步：设计并制作一个篮球架，并满足以下要求篮球架的底座在球场范围外，并且底座更好更安全。篮球架要尽量牢固并且稳定。
• 第二步：通过模型检测，不同蓝球架哪个结构更牢固。
• 第三步：在篮球架前端逐一叠放重物，测试使篮球架翻倒需多达重量，在篮球架底座上放一重块，再做测试。

• 实验过程：

• 在搭建篮球架的过程中，让学生体会若不加重物块时，篮球架的重心位置。
• 若加重物块，篮球架的重心位置。
• 实验过后，观察以上两种情况的不同效果。
• 篮球架不稳的主要原因：底座不够重，重心偏高

 

 

• 实验小结：

• 通过本实验，教师要让学生理解，当篮球架的重心落在支撑面之外时，篮球架就会发生倾倒。
• 那么为了使篮球架稳定，一般都会采取加重物块的措施，所以重物块对篮球架的重心高低稳定问题起着重要作用。
• 本实验的搭建蕴含了第一章的全部知识点。

二、结构与强度

• 结构的强度是指结构具有饿抵抗被外力破坏的能力。
• 影响结构强度的主要因素：

1、结构的强度与结构的形状

2、使用的材料

3、构件之间的连接方式

• 列举生活中的实际案例分析其结构和稳定性之间的关系

 

不同垒法的墙实验

• 活动案例：不同垒法的墙
• 活动目标：

1、理解构件之间的连接方式对结构强度的影响。

2、探究结构的形状与结构强度的关系。

搭建图片：

想一想

分析不同垒法的墙，当施加同样的力时，哪种垒法的墙不容易推倒？稳定性最强，你认为最好的垒法是什么？

 

• 实验工具：

• 所需乐高零件
• 蓝色和白色2*2积木各10块
• 蓝色和白色2*4积木各20块
• 1块25*25搭建板.
• 拉力称一个

• 实验过程：

• 拿出乐高搭建板一块。
• 用蓝色和白色2*2积木垂直对齐的搭建成一面墙。
• 用蓝色和白色2*4积木交错的搭建成一面墙。
• 用蓝色和白色2*4积木交错的搭建成一面90度角的墙。
• 用拉力称测试每一面墙的牢固程度，分析构件之间的连接方式对结构强度的影响。

• 实验小结：

• 完成本实验共用10分钟。
• 通过本实验，教师要让学生理解，交错搭建的墙体要比对齐搭建的墙体更牢固，而直角的墙体比单面的墙体更牢固。
• 构件的连接方式直接影响到了结构的强度。同时结构的形状也会对结构的强度造成影响。

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