影响结构稳定性的因素
高中通用技术_结构的稳定性教学设计学情分析教材分析课后反思
（一）引入新课：游戏：两位同学面对面站立，伸出双手，掌心相对互推，看谁先把谁推动。
1、观察并思考，他们用了哪种姿势，为什么这么做？2、如果是你来参加这个游戏，你会有什么动作，使自己更稳？（二）进行新课：1、结构稳定性的定义：结构在负载的作用下维持其原有平衡状态的能力。
2、影响结构稳定性的因素：探究一：(探究结构的稳定性与重心高低的关系)身手小试：找可乐。
观察教师操作演示，找出两罐真可乐。
通过分析两组可乐重心位置有什么不同，哪个易倒，得出影响结构稳定性的因素一是：结构或构件重心位置的高低影响结构的稳定性。
重心越低,稳定性越好;重心越高,稳定性越差。
思考（1）：生活中运用了重心越低结构越稳定的例子有哪些？轮船、遮阳伞等思考（2）：是不是结构的重心越低，就一定越稳定呢？通过演示试验视频，得出结构稳定的基本条件是：重心所在点的垂线应落在结构支撑面内。
探究二：(探究结构的稳定性与支撑面的大小的关系)矿泉水瓶装满水，分别为正立、倒立，哪一种放置最稳？哪一种放置最不稳？为什么？图一图二利用可改变底面支撑面大小的模拟小板凳先组成如图一所示结构形状，并对其施加外力，观察其结构稳定性。
然后改变模拟小板凳的底面支撑面的大小组成如图二所示结构形状并对其施加外力，观察其结构稳定性。
得出影响结构稳定性的因素二是：结构与地面接触所形成的支撑面的大小影响结构的稳定性。
结构与地面接触所形成的支撑面越大，结构越稳定。
（接触面≤支撑面）思考：生活中运用了支撑面越大越稳定的例子有哪些？举重时岔开双脚，做成梯形的大坝等。
练一练：桥梁模型的稳定性如下图所示是某校学生设计制作的桥梁模型，如果要提高模型的稳定性，可以采取的措施是：①、③①缩短桥梁两端伸出部分的长度；②增大桥梁两端伸出部分的长度；③两端增加桥墩；④减小桥面宽度。
试验：缩短桥梁两端伸出部分的长度后，桥梁稳定性的变化情况探究三：(探究结构的稳定性与结构形状的关系)如何增加一张纸的稳定性使它能够立起来？得出影响结构稳定性的因素三是：结构形状影响结构的稳定性。
边坡结构稳定性影响因素
边坡结构稳定性影响因素影响边坡稳定的因素十分复杂，归纳起来可分为内在因素和外在因素。
内在因素包括：边坡岩土体类型、岩土体结构、地应力等；外在因素包括：水的作用、地震作用、边坡形态及人类活动等。
影响边坡稳定最根本的因素为内在因素，它们决定了边坡的变形失稳模式和规模，对边坡稳定性起着控制性作用。
外在因素只有通过内在因素才能对边坡起破坏作用，促进边坡变形失稳的发生和发展，但当外在因素变化很大、时效性很强时，往往也会成为导致边坡失稳的直接诱因。
一、内在因素1.岩土体类型岩土体类型按组成物质的不同和差异，宏观上可分为土质类和岩质类。
土质类主要是由土、砂、碎石、块石、孤石及全风化岩体等组成的均质、非均质材料。
岩质类按饱和单轴抗压强度可分为极坚硬岩（≥80MPa）、坚硬岩（60～80MPa）、中硬岩（30～60MPa）、软岩（15～30MPa）和极软岩（＜15MPa）。
土质类边坡的稳定性主要取决于土质类材料的抗剪强度。
就材料本身而言，其抗剪强度的高低主要取决于黏粒（粉粒）、碎（块）石和孤石的含量：黏粒（粉粒）含量越高、碎（块）石和孤石含量越少，则抗剪强度越低；反之，则抗剪强度越高。
因此，就材料强度而言，堆积体边坡的稳定性高于碎石质边坡，碎石质边坡的稳定性高于砾质土边坡，砾质土边坡的稳定性高于粉（黏）土边坡。
具有相同结构特征和岩体结构特征的岩质边坡，其边坡的稳定性随着岩质强度的增加而提高。
2.岩土体结构土质类边坡结构密实度也是影响土质类材料抗剪强度指标的重要因素。
结构越疏松，抗剪强度指标就越低，边坡稳定性越差；结构越紧密，抗剪强度指标就越高，边坡稳定性越好。
当边坡具有多元结构特征时，尤其是颗粒相对较细的物质分布在边坡的中下部时，该土层则可能成为制约边坡稳定的主导因素，即边坡稳定程度取决于该土层的物理力学指标。
岩体的结构类型一般可分为整体结构、块状（次块状、裂隙块状）结构、层状结构、镶嵌碎裂结构和碎裂结构。
由于岩体强度较高，岩质边坡稳定性主要取决于边坡结构及岩体中结构面的性状和规模。
稳固结构的探析----结构的稳定性分析
稳固结构的探析----结构的稳定性分析一、教学目标：本节课是稳固结构的探析专题的第一节课。
《技术课程标准》与稳固结构的探析内容对应的内容标准为：（1）能通过技术试验分析影响结构稳定性和强度的因素（2）理解结构与功能的关系。
由于将该专题拆分为三节课来组织教学，本节课的教学的重点放在了解影响结构稳定性的因素。
对影响结构的强度因素和结构与功能的关系安排在后面两节课完成。
因此，本节课的具体教学目标为：（1）了解什么是结构的稳定状态。
（2）理解影响结构的稳定性有三个主要因素。
（3）能够对常见简单结构设计进行正确分析，对稳定不合理结构提出改进意见。
具体分解为知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观的三维目标为：知识与技能：（1）了解什么是结构的稳定状态。
（2）理解影响结构的稳定性有三个主要因素。
（3）能够对常见简单结构设计进行正确分析，对稳定不合理结构提出改进意见。
过程与方法：（1）通过对比技术试验，提高进行简单技术试验的实践能力。
情感态度价值观：（1）在合作技术试验，交流讨论过程中增强合作交流的意识。
（2）过结构稳定性讨论，增强技术安全的意识。
二、教学内容分析：教材分析：“技术与设计2”模块包含“结构与设计”、“流程与设计”、“系统与设计”、“控制与设计”四个主题，“稳固结构的探析”是“结构与设计”主题的第二节内容，是“结构与设计”主题的核心部分。
“结构的稳定性分析”又是“稳固结构的探析”专题中的第一课时内容，是“结构的稳定性分析”，“结构的强度分析”和“结构的功能分析”三个连续环节的第一环。
本节课教材内容分为三个部分：（1）什么是结构的稳定性。
（2）影响结构稳定性的三个主要因素。
（3）常见结构的稳定性分析。
对于结构的稳定，学生此前是有一定的生活感性认识的。
看到被大风刮倒的物品，就认识到这些物品的稳定性是有问题的。
但这样的认识仅仅停留在感性层面上，没有上升到理性认识高度。
为了引出结构的稳定性这个重要的概念，老师可以根据教材内容，提供一些翻倒物体的图片，一些生活中不稳定物体的实物，来引起学生展开思考和讨论，引起继续学习下去的兴趣。
影响隧道结构体稳定性因素及基本处理方法
影响隧道结构体稳定性因素及基本处理方法隧道结构体的稳定性是指隧道结构在使用过程中不发生倒塌、破坏等情况，能够保持良好的工作性能和安全性。
影响隧道结构体稳定性的因素有很多，包括地质条件、隧道结构设计、施工质量等。
本文将对影响隧道结构体稳定性的因素及基本处理方法进行探讨。
一、地质条件地质条件是影响隧道结构体稳定性的主要因素之一、不同的地质条件会导致隧道结构受力变化和地下水渗流等问题，进而影响结构体的稳定性。
常见的地质条件问题包括地层裂隙、岩石结构疏松、水文地质问题等。
处理方法：1.开展地质勘察：在隧道施工前，必须进行详细的地质勘察，了解地层情况和地下水状况，为后续的设计和施工提供依据。
2.采取支护措施：根据地质勘察结果，采取相应的支护措施，如喷射混凝土支护、锚杆支护等，加固地层，提高隧道结构体的稳定性。
二、隧道结构设计隧道结构设计是保证隧道结构稳定性的重要环节。
结构设计是否合理，直接影响到隧道结构体的稳定性和安全性。
常见的设计问题包括结构参数选择不合理、结构受力分析不准确等。
处理方法：1.优化结构设计：通过改变结构参数，如截面形状、墙厚等来优化结构设计，提高结构体的稳定性。
2.加强受力分析：进行详细的受力分析，考虑各种受力情况，包括自重、地震、地下水水压等，确保结构体能够承受各种力的作用。
三、施工质量施工质量是保证隧道结构体稳定性的另一个重要因素。
如果施工质量不达标，如配合比不准确、混凝土浇筑不均匀等，都会影响隧道结构体的稳定性和使用寿命。
处理方法：1.严格控制配合比：在施工过程中，严格控制混凝土的配合比，确保混凝土强度和均匀性。
2.加强检验监测：进行严格的施工检验和监测，及时发现和纠正施工过程中的问题，确保施工质量达标。
综上所述，隧道结构体稳定性的影响因素较多，包括地质条件、结构设计和施工质量等。
在隧道建设中，必须对这些因素进行充分的考虑和处理，才能保证隧道结构体的稳定性和安全性。
五、影响结构稳定性的因素
[链接生活]：
生活中有哪
些结构是利用
增大支撑面来
增加其稳定性
接
的？
触
面
探究2：影响结构稳定性的因素有哪些？
请拿出一张可以写字的白纸。 两瓶矿泉水，一瓶装满水，一瓶装一半水， 哪个更稳定？ 与同伴讨论一下
分析影响结构稳定性的因素？
[结论1]：
重心的高低影响结构的稳定性。 重心越低，结构越 稳定 ，越高越 不稳定 。
不稳定的结构一定不好吗?
在某些特定情况下，我们可以巧妙的运 用结构的不稳定性，以实现结构特殊的功 能。
谢谢！下周再见！
我是稳定的结 构吗？
探究1：影响结构稳定性的因素有哪些？
矿泉水瓶是正立 的稳定？还是倒 立的稳定？
？ 支撑底面面积越大， 接触底面面积越大，
结构越稳定！
结构越稳定！
分析影响结构稳定性的因素？
[因素1]：
支撑面的大小影响结构的稳定性。
支撑面越 大 ，结构越稳定，越小，则越不 稳定。
结构的支撑面 ≧？结构的接触面
高 水平（与支撑面的关系） 低
请告诉我：为什 么我不会倒？
稳定性还与哪些因素有关？
同伴讨论
还有哪些因素会影响结构的稳定性？ （ P22试验3）
构件的连接方式会影响结构稳定性。
总结影响结构稳定性的因素
（1）支撑面的大小 （2）重心的位置 （3）形状 （4）材料 （5）构件的连接方式等
影响结构稳定性的因素是相互关联的。
如何巧妙增加结构的稳定性？
利用三角形框架及其组 合结构，可有效地增加 结构的稳定性。
长细比
指的是结构的纵向长 度与横向截面的最大 尺寸（如圆的直径） 之比。
减少长细比
关于结构稳定的特征性质
关于结构稳定的特征性质结构稳定性是工程结构的重要性质，它是指结构在受到外力作用时能够保持形状和功能，不变形、不破坏、不坍塌的能力。
结构稳定性的概念涉及到结构理论、结构力学、结构材料力学、计算机辅助结构分析等多个领域。
它是指结构受外力作用时,可以保持其形状和功能的能力。
结构稳定性的研究对于确定结构的结构位移、抗震性能以及结构的最大承载能力都具有重要的指导意义。
二、结构稳定性的基本特征1、静力稳定性在室外受力条件下，钢筋混凝土结构系统有一定的静力稳定性，即其抗拉、抗压、抗弯、抗扭等构件受力均小于构件强度时，结构系统能维持其形状状态而不变形。
2、动力稳定性动力稳定性指的是结构系统在受力时，不仅可以维持结构的形状、大小，而且还可以维持力学和动力系统性能的稳定性，即在受力作用下，各部分之间不会出现失稳现象，如滑移、裂缝、断裂等。
3、耐久性耐久性是指结构在受外力作用时，能否持续长期稳定地工作，从而实现有效地节能效果。
耐久性可以分为抗压耐久性和抗拉耐久性两种，前者指的是结构在受到压力作用时，可以抵抗压力的能力，保持原有的形状不变，而不会出现变形、裂缝和破坏等现象；后者指的是结构在受到拉力作用时，可以抵抗拉力较大的能力，维持原有的形状不变，而不会出现变形、裂缝和破坏等现象。
4、抗震性振动可以引起结构损伤，抗震性就是指结构系统在受到地震振动的作用下，能维持其结构完整性、安全性和可靠性的能力。
换言之，抗震性是指结构系统在地震振动作用下，可以完全抵抗地震的能力，从而保持其稳定性和完整性。
三、结构稳定性的影响因素1、外力作用结构稳定性受外力作用的影响很大，包括抗拉、抗压、抗弯、抗扭、抗震、滞回等外力，外力作用类型和大小对结构稳定性有很大影响，因此，评估结构稳定性时，应清楚知晓外力类型和大小。
2、构件强度结构稳定性受构件强度的影响也很大，构件强度越大，则结构稳定性越强，反之构件强度越小，结构稳定性也会相应降低。
3、结构对称性结构稳定性受结构对称性的影响也很大，如果结构不具备对称性，则很容易发生失稳现象，从而降低结构的稳定性。
《结构与稳定性》教案
《结构与稳定性》教案教材分析:本节内容是苏教版《技术与设计2》章第二节稳固结构的探析第1课时的内容。
教学内容为影响结构的稳定性的因素，主要包括重心位置的高低、与地面接触所形成的支撑面的大小、结构的形状等。
本节内容有承上启下的作用，可以使学生对前面学习的结构的基本知识有更深的认识和巩固，也为下一节课时结构与强度和功能的学习，为后续的简单结构的设计和经典结构的欣赏学习做好铺垫，本课是在感性的认识基础上进一步探究结构的重要性质之一的稳定性，可使学生对如何构建一个稳定的结构有更深的认识，并最终为解决实际问题能设计出成功的结构奠定了良好的基础。
教学目标：知识与技能：理解结构稳定性的含义。
过程与方法：通过试验，分析总结出影响结构稳定性的主要因素。
情感态度与价值观：激发学生结构探究兴趣和欲望，培养学生的思想和意识。
教学重点和难点：重点：影响结构稳定的主要因素。
难点：1、影响结构稳定的主要因素在不同结构中的体现。
能从影响结构稳定性的多个因素综合探讨典型结构的稳定性。
教学策略手段：采用直观教学法。
通过试验、举例、图片和实物展示，采用直观教学方法让学生亲身体会和感受，激发学生的学生的学习兴趣和促进对相关概念的理解。
采用探究式教学方法。
通过纸板屏风的小实验，结合案例分析，激发学生探究热情，提高学生掌握相关知识的稳定性。
立足学生的直接经验和亲身经历。
通过做中学，以学生的亲历情境、亲手操作、亲身体验为基础，学生自己能发现问题、提出问题、分析问题，并将所学知识应用于实际问题的解决。
学情学法：通过节的学习，学生认识了常见的结构，会从力学的角度理解结构的概念，会简单的分析结构的受力，使得学生有了学习本课时的基础。
学习本课可以使学生对结构特性有更深入的认识，并为后续的结构设计教学奠定基础。
因为教学内容以及概念的具体性，需要在课堂上通过对具体实例的探究，学生才会建立起比较稳定的结构与稳定性相关概念，也有利于提高学生的理解技术、运用技术的能力。
通用技术《技术与设计2》第一章3.3影响结构稳定性的因素
好，所以广泛使用在结构设计中。 如桁架桥、承重架、脚手架等。
结构稳定性的分析：
课堂分组试验：
设计一个支架，能稳稳地托住苹果，苹果最低端距离支 撑面至少6cm
材料： 50cm铜线一根 尺子 苹果
评价标准：
结构是否稳定、是否满足6cm要求、创新性、美观性、
被推同学前后稳定性不同，是因为什么发生了变化？
接触面与支撑面
请同学试着把一张A4纸立起来
结论2
底面支撑面积越 大 越稳定
探究3 支撑面积一定的情况下，重心越
低越稳定吗？
试试看：
重心在底面投影的 位置，落在结构支 撑面的范围内
• 自建筑初始1174年首次发现倾斜。从事观测该塔的专家盖里教授 称，根据比萨斜塔近几年来倾斜的速度推测出——斜塔将于250年 后因塔身的重心超出塔基外缘而倾倒。
结束语：设计永远在路上
没有绝对稳定的结构，只有通过不断的设计 创新来获得我们生活中需要的稳定结构或不 稳定结构，需要设计者多观察生活，具备同 理心，做设计创新的有心人。
人生何尝不是一个结构，在我们年轻时代打 好学科基础就是站稳了脚跟，尽量使自己人 生结构的接触面越大越好，这样自己的人生 才最稳定，最坚固。
小组讨论：你认为结构的稳定性和哪些因素有关？
探究1 探究2
探究3 探究4
探究1 如何证明重心位置影响稳定性
结论 1：
• 重心的位置影响到结构的稳定性：
• 重心高___不__稳_定___ • 重心低____稳__定___ 生活中有哪些结构是运用降低重心来提高稳定性？
探究2
请两位同学配合做个试验：
我国东汉时代的科学家张衡，在公元132年就制 成了世界上最早的"地震仪"--地动仪。
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结构的稳定性在日常生活中有着广泛的应用，一方面人们利用稳 定的结构抵抗外力、承受负载，另一方面又利用不稳定的结构实 现某些功能。
１.倒置的啤酒瓶可以预报地震。 ２.在打水的桶口边挂一重物，在水面时能自动翻倒打水。
影响结构稳定性的因素一
• 探究实验一：从材料箱中拿出一张纸，动 手做一下，如何让一张纸立起来？ 结论一：结构的稳定性与它的几何形状 有关。
思考一：为什么屏风能稳定站立？
思考二：A字形梯为什么载人时能 够保持稳定？如果没有梯子中间的 拉杆将会怎么样？
一般情况下，梯子打开的时候，梯面与地面组成三角形，梯子本身就 能站得稳。当连接两个梯面的横杆拉直时，两个梯面的上半部分就与 横杆构成了稳定的三角形，这就进一步加强了梯子的稳定性，保证梯 子能承受人体的压力。如果没有梯子中间的拉杆，载人时就不能保持 稳定。
倒置的啤酒瓶可以预报地震。
[练习]:
(1)在拥挤的公共汽车上已没有座位，你必须站着， 而扶手你让给了旁边的老人，你在公共汽车上要 如何才能保持自己的没摔倒？
人的身体的稳定性取决于支撑面的大小和人体姿势重心 的高低，在一定范围内，两脚分得越开，则重心越低， 支撑面变大，越稳定！
(2)货物应尽量放在船舱里还是甲板上？为什么？
• 接触面是物体与地面接触形成的面。 支撑面是物体与地面接触形成支撑点 的连线与地面构成的面。
动手做做：
1.从工具箱中拿出扑克牌，看看怎样堆才能堆的高 一些？
2.矿泉水瓶正立与倒立情况下不同的稳定性 ？
•结论三：支撑面越大越稳定
观察下面的图片是如何来增加结构稳定性的？
探究四：大风刮来时，相同形状大 小的石凳子和木凳子哪个稳定性好 ？
，骑车人为系统注入动力，从而在自行 车前进的时候，通过人的不断调节，自 行车和骑车人与地面垂直，使自行车的 重心落在车轮与地面接触的面积内。因 此，在没有明显的外力干涉时，这一动 态系统能够表现出一种稳定。
• B.以前的农作物个子高，遭遇暴风骤 雨容易倾覆，造成减产；现在的农作 物普遍个子矮。就是利用了重心低结 构稳定的原理。
导入新课
思考：为什么一只飞鸟能使一辆汽车坠入河中？
看下面的图片说一下哪些事物是稳定的，哪些事物是不稳 定的？
稳定及结构稳定性的概念
稳定：指的不是状态绝对不变，而是指受扰 后，允许状态有所波动，但当扰动消失后，能重 新返回到原平衡状态。不能回到原有平衡状态， 为不稳定。
结构稳定性：是指结构具有阻碍翻倒或移动的 特性。
第三节 结构的稳定性
东平高级中学 刘云杰
教学目标
（1）知识与技能： ①理解稳定和结构稳定性的概念。 ②通过实验分析总结出影响结构稳定性
的主要因素 （2）过程与方法：
通过探究、实验、讨论、分析等教学 方法，使值观：
①增强学生对结构稳定性的认识。 ②培养创新品质，提高审美意识。
作业： 各小组提交本节课的课堂小结
学会思考：
• 静止状态自行车下的自行车和运动状 态下的是如何保持稳定的？
• 陀螺在静止状态下是不稳定的，运动 状态下却 是稳定 的，如何解释？
• 如何解释煮熟的鸡蛋旋转状态下的稳 定性？
• 邮箱：FZM_LYJ@。 • QQ:505570509
在静止情况下，自行车本身不能自我平 衡，需要加一支撑脚。当由骑车人和自 行车构成一个 系统时，系统动起来之后
落地扇的底座采用较重的材料，风扇比底座轻很多，使落地扇 的重心降低
• 结论二：重心的高低影响结构的稳定 性。重心越低,稳定性越好;重心越高, 稳定性越差。
意大利著名的比萨斜塔为什么不倒塌？
结构重心的位置：结构重心所在点的垂线是否落在结构底面的范 围内，落在就是稳定的，没有就是不稳定的。
• 注意：支撑面≠接触面。
结论四：材料也是影响结构稳定性 的一个因素。
小组合作探究：
从材料箱中任意拿出一样物品，说 说它是怎样增加结构的稳定性的？ 以表格的形式提交，看看哪个小组 做的又快又好？
结构的稳定性在日常生活中有着广泛的应用，一方面人们利用稳 定的结构抵抗外力、承受负载，另一方面又利用不稳定的结构实 现某些功能。
影响结构稳定性的因素二
探究实验二：不倒翁为什么不倒？如果在它脖子上挂上一定数 量的铁环，它还会不倒吗？
•研究不倒翁的结构，发现不倒翁的重心很低，就在它与地 面的接触点上，所以不倒，如果往它的脖子挂上铁环，它的 重心位置升高了，当铁环达到一定数量时，不倒翁就不在是 不倒翁了。
探究三：落地扇为什么不易倾倒 ？
• C.屏幕显示比萨斜塔的图片，
运动状态下与静止状态下物体的稳定条件有所不同。 这个谜，直到本世纪八十年代初才解开。一位美国的物理 系研究生，通过电脑进行复杂的运算，终于从理论上解决 了。问题就出在旋转速度和摩擦上了。陀螺在旋转起来时 ，支持点周围也不免与支持面（桌面）产生摩擦，而这种 旋转的物体总是使运动趋向于摩擦更小的状态。当陀螺摇 摇晃晃地立起来，终于使一个尖端着地时，就逐渐达到了 支持点面积最小，稳定旋转的状态，水平的能量转化成为 绕对称轴旋转的动作。当然，由于摩擦，它的转速又会慢 慢减小。然后开始摇晃，最后，倒下来，因为这时它要趋 向重心更低，更稳定的状态。(陀螺效应：凡是高速旋转的 物体，都有一种使转动轴保持不变的能力，这种能力使得 陀螺即使在不平的支持面上转动也不会倒下。教师演示滚 动的硬币不倒，转动的陀螺不倒的演示试验。所以一旦自 行车运动起来后，转动的车轮也具备这种能力，这种能力 使得自行车即使发生了倾斜，也能自动地把自行车调整过 来，这就是自行车不倒的原因。)