第二单元形状与结构

　　一、抵抗弯曲

　　1.房屋、桥梁结构中有直立的“柱子”和横放的“横梁”，横梁比柱子容易弯曲和断裂，所以要提高横梁的抗弯曲能力。

　　2.提高材料的抗弯曲能力，我们可以通过增加材料的宽度，还可以增加材料的厚度或改变材料的形状。

　　3.纸的宽度增加，抗弯曲能力也会增加；纸的厚度增加，抗弯曲能力会大大增加。

　　4.研究的问题：纸的厚度与抗弯曲能力的大小有关吗？

　　实验材料：两叠书、三张A4纸、若干个垫圈

　　实验假设：有关，纸越厚的抗弯曲能力越大

　　实验步骤：①把两叠书当作桥墩，放上一张纸，最多能承受几个垫圈；②放两张纸，最多能承受几个垫圈；③放三张纸，最多能承受几个垫圈；④比较结果，得出结论。

　　实验中应控制不变的量：纸的宽度、桥墩的高度、桥墩的宽度，每张纸的大小，每个垫圈的重量，纸被压垮的程度。

　　在这个实验中我们用承载垫圈的个数表示纸梁的抗弯曲能力。

　　二、形状与抗弯曲能力

　　1.把薄板形材料弯折成“V”“L”“U”“T”或“工”字等形状，虽然减少了材料的宽度但却增加了材料的厚度，增加厚度是能大大增强材料抗弯曲能力的。

　　2.一般情况下横梁是立着放的，因为横梁立着放虽然减少材料宽度，但增加了厚度，大大增强了横梁的抗弯曲能力。

　　3.瓦楞纸板的结构为什么能使柔软的纸变坚硬了了？因为瓦楞纸中间的结构是是W是形，虽然减少了材料的宽度，但增加了厚度，就大大增强了材料的抗弯曲能力。

　　三、拱形的力量

　　1.拱形承载重量时，能把压力向下和向外传递给相邻的部分，拱形各部分相互挤压结合得更加紧密。拱形受压会产生一个向外推的力，抵住了这个力，拱就能承载很大的重量。

　　2.抵住拱足，能使拱的形状保持不变，拱就能承载更大的重量。

　　四、找拱形

　　1.圆顶形可以看成拱形的组合，它有拱形承载压力大的优点，而且不产生向外的推力。

　　2.球形在各个方向上都可以看成拱形，这使得它比任何形状都要坚固。(如手捏鸡蛋不易碎)

　　3.塑料瓶的上部、底部为近似圆顶形，中部为圆柱形。最厚最硬的地方在瓶口，最薄最软的地方在瓶身。

　　4.人体的结构非常巧妙。头骨近似于球形，可以很好的保护大脑；拱形的肋骨护卫着胸腔中的内脏；人的足骨构成一个拱形——足弓，它可以更好的承载人体的重量。

　　5.生活中的拱形：肋骨、足弓、拱门，拱窗，拱桥；圆顶形：龟壳，贝壳；球形：蛋壳，果实，头骨。

　　6.同样多的材料，做成空心的管状比做成实心的棒状要粗的多，而且任何方向的抗弯曲力都相同，即重量轻、强度高。管状的手臂骨、腿骨，植物的杆、茎，钢管都是应用了这个原理。

　　五、做框架

　　1.像铁塔这样骨架式的构造叫做框架结构。三角形框架具有稳定性的特点。

　　2.长方形框架、正方体框架加上斜杆相当于里面有了三角形，可以起到加固作用。

　　六、建高塔

　　1.用框架结构可以建起很高的建筑而花费的材料却很少，框架结构以三角形为基本构造。

　　2.框架铁塔结构特点：①上小下大②上轻下重③风阻小等。

　　七、桥的形状和结构

　　1.桥面在拱下方的拱桥，桥板可以拉住拱足，抵消拱向外的推力，减少了桥墩的负担。桥面也比较低而且平坦，方便通行。

　　2.钢缆能承受巨大的拉力，人们用它们建造的钢索桥，大大增加了桥的跨越能力。

　　3.钢索桥的结构：由钢缆、桥塔、桥面组成。钢缆是桥承重的主要构件，桥塔是支承钢缆的主要构件。桥塔修得高，是为了降低钢缆的拉力。

　　八、用纸造一座桥

　　1.用纸设计桥需考虑哪些问题：①纸这种材料的特性；②纸的承受力有什么特点；③选择形状和结构。④用什么方法增强纸的抗弯曲能力。

　　2.杭州湾跨海大桥全长36公里，其长度在目前世界上在建和己建的跨海大桥中位居第一。于2008年5月1日正式通车。

　　3.评价一座桥好坏的指标：①是否坚固；②是否节省材料；③是否美观。

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