第三节结构的强度与稳定性

第三节结构的强度与稳定性二、应力与强度教学目标：1、理解内力、应力的内涵。2、会从应力角度衡量强度。3、能进行简单的应力计算。4、会用应力和强度的关系来解释一些日常现象。重难点：1、外力的内力的关系。2、应力的强度的关系。教学思路：复习，区分技术课所讲拉力和物理学所讲拉力的不同。由物理学中摩擦力与拉力的关系引入内力与外力的关系，理解内力的性质，引出容许应力，再导出应力和强度的关系。教学过程：同学们好，今天我们来学习新的内容，第三节，结构的强度与稳定性中的第二个知识点-----应力与强度。我们先回忆一下第一章所讲的拉力。(演示课件)通用技术所讲的拉力和物理学所讲的拉力区分点在于力对物体的作用效果：物理学中的拉力是要让物体发生运动的；通用技术中的拉力是要破坏结构（发生拉伸）的。我们知道，结构可以承受力和抵抗变形，那么，结构是如何承受力和抵抗变形的呢？原来，外力使构件发生变形的同时，构件内部分子之间随之产生一种抵抗变形的抵抗力，称为内力。内力，是用来抵抗外力与变形，并力图使变形部分复原的力。(演示课件，讲解内力如何抵抗三种外力。)那么内力和外力是怎样一种关系呢？他们就类似于物理学中的拉力与摩擦力的关系。(演示课件讲解。)拉力作用于物体上，在物体发生运动之前，摩擦力等于拉力，并随着拉力增大而增大，但增大到一个最大值后，就不会再增大了，即摩擦力有个最大值―――最大静摩擦力，此时，拉力如果继续增大，就会让物体运动。内力和外力的关系类似于摩擦力与拉力的关系。在结构被破坏之前，内力等于外力，并随着外力增大而增大，但增大到一个最大值后，就不会再增大了，内力有个最大值，此时，外力如果继续增大，就会破坏结构（使拉伸）。作用在单位面积上的内力称为应力。应力可用下式表示：δ＝N/S式中，N为内力，S为构件截面积。应力的计量单位为N/mm2或N/cm2。通常，物体结构抵抗变形的能力，都以强度表示；而用应力来衡量强度，既科学又确切。既然内力有一个最大值，那么应力就对应有一个最大值，称为容许应力。要破坏结构，外力必须大于最大内力，或者说，外力产生的应力要大于容许应力。破坏结构所需外力越大，我们就说结构的强度越大。同一截面积，容许应力越大，对应的最大内力就越大，要破坏所需要的外力就越大。也就是说结构的强度越大，所以，强度可用应力来衡量。同一截面积，容许应力越大，强度越大；练习：1、一根筷子和一把筷子的故事，（古代有几兄弟经常打架，父亲就给他们现身说法：一根筷子容易被人折断，两根筷子还是容易折断，三根筷子有点难……十根筷子就折不断了。从此，几兄弟便团结起来。）这说明团结的力量大，我们班的每一位同学就像一根筷子，力量是有限的，而全班团结起来，就像一捆筷子，力量大得多了，那我们以后就应团结一致，相互帮助，共同进步。那么现在我们用刚刚学到的知识解释一下，为什么一根筷子容易断，而多根不容易断？答：一根筷子的截面积小，所受应力就大；多根筷子一起，截面积变大了，所受应力就小了。2、已知结构的容许应力为50N/cm2，截面积为4cm2，外力冲击产生的内力为180N，请问结构会被破坏吗？答：（解法1）180/4＝45N/cm2，小于容许应力，所以不会被破坏（解法2）4*50N/cm2＝200N，外力小于内力的最大值，所以不会被破坏。3、花杆支柱，最薄弱的地方在哪里？为什么？（课本26页）答：最细处，此处截面积最小，则所受应力最大。4、同形状，同尺寸的花展架，为什么铁质的比木质的更能承载？（课本26页）答：铁质的容许应力比木质的容许应力大。5、假设花杆支柱最粗处的直径为3cm，最细处的直径为最粗处的一半，外力冲击所产生的内力为30N，试计算支柱上的最大应力为多少？（课本26页）解：最细处的截面积最小，所受的应力最大，最容易被破坏，是整个支柱最薄弱的地方，所以支柱所能承受的最大应力取决于最细处的应力。δ＝N/S＝30/（3.14*0.75*0.75）=16.98N/cm2