第二單元形狀與結構
一、抵抗彎曲
1．房屋、橋梁結構中有直立的「柱子」和橫放的「橫樑」，橫樑比柱子容易彎曲和斷裂，所以要提高橫樑的抗彎曲能力。房子和橋梁都是依靠柱和梁支撐的。所以，如何增強（橫樑抗彎曲）能力是建築上很重要的問題。
2．提高材料的抗彎曲能力，我們可以通過增加材料的寬度，還可以增加材料的厚度或改變材料的形狀。
3．紙的寬度增加，抗彎曲能力會增加；紙的厚度增加，抗彎曲能力會大大增加。厚度比寬度更能提高梁的抗彎曲能力。
4. 橫樑的放法：橫樑一般都是（立著）放的，這樣更能增加橫樑的（抗彎曲）能力。
5. 影響橫樑抗彎曲能力的因素：橫樑的抗彎曲能力與（橫樑的材料）、（橫樑的長短）、（橫樑的寬度）、（橫樑的厚度）等因素有關。
材料的寬度和厚度中，（厚度）更多地影響材料的抗彎曲能力。
6．研究的問題：紙梁的寬度與抗彎曲能力的大小有關嗎？
實驗材料：兩疊書、三張a4紙、若干個墊圈
實驗假設：有關，紙越寬抗彎曲能力越大
實驗步驟：①把兩疊書當作橋墩，放上一張紙，最多能承受幾個墊圈；②放兩張紙，最多能承受幾個墊圈；③放三張紙，最多能承受幾個墊圈；④比較結果，得出結論。
實驗中應控制不變的量： 紙的寬度 ；不變的量有： 橋墩的高度、寬度，每張紙的大小，每個墊圈的重量，紙被壓垮的程度。
在這個實驗中我們用承載墊圈的個數表示紙梁的抗彎曲能力。
二、形狀與抗彎曲能力
1. 改變材料的形狀，可以改變材料的（抗彎曲能力）
2．把薄板形材料彎折成「v」「l」「u」「t」或「工」字等形狀，雖然減少了材料的寬度但卻增加了材料的厚度，增加厚度是能大大增強材料抗彎曲能力的。
3．一般情況下橫樑是立著放的，因為橫樑立著放雖然減少材料寬度，但增加了厚度，大大增強了橫樑的抗彎曲能力。
4. 增加材料的抗彎曲能力的方法有：（增加寬度）、（增加厚度）、（改變形狀）三種。其中最能增加材料抗彎曲能力的是（改變形狀）。
5．瓦楞紙板的結構為什麼能使柔軟的紙變堅硬了了？因為瓦楞紙中間的結構是是w是形，雖然減少了材料的寬度，但增加了厚度，就大大增強了材料的抗彎曲能力。
三、拱形的力量
1．拱形承載重量的特點：拱形承載重量時，能把壓力向下和向外傳遞給相鄰的部分，拱形各部分相互擠壓結合得更加緊密。拱形受壓會產生乙個向外推的力，抵住了這個力，拱就能承載很大的重量。
2．抵住拱足，能使拱的形狀保持不變，拱就能承載更大的重量。
3. 古代的城門、橋梁造成拱形，是為了（更加牢固）。
同樣柔軟的紙做成拱形，就會變得「堅硬」。
四、找拱形
1．圓頂形可以看成拱形的組合，它有拱形承載壓力大的優點，而且不產生向外的推力。
2．球形的特點：球形在各個方向上都可以看成拱形，這使得它比任何形狀都要堅固。（如手捏雞蛋不易碎）
3. 圓頂形、拱形、球形承載壓力從大到小的是：球形、圓頂形、拱形。
4．塑料瓶的上部、底部為近似圓頂形，中部為圓柱形。最厚最硬的地方在瓶口，最薄最軟的地方在瓶身。
5．人體的結構非常巧妙。頭骨近似於球形，可以很好的保護大腦；拱形的肋骨護衛著胸腔中的內臟；人的足骨構成乙個拱形——足弓，它可以更好的承載人體的重量。
6．生活中的拱形：肋骨、足弓、拱門，拱窗，拱橋；圓頂形：龜殼，貝殼；球形：蛋殼，果實，頭骨。
7．同樣多的材料，做成空心的管狀比做成實心的棒狀要粗的多，而且任何方向的抗彎曲力都相同，即重量輕、強度高。管狀的手臂骨、腿骨，植物的杆、莖，鋼管都是應用了這個原理。
五、做框架
1. 框架結構：像鐵塔這樣（骨架式）的構造叫做（框架結構）。
用框架結構可以建起（很高的建築）而花費的材料（卻很少），框架結構中的斜桿，起著（推或拉）的作用，從而不易變形。框架結構以（三角）形為基本構造。三角形框架具有穩定性的特點。
2．長方形框架、正方體框架加上斜桿相當於裡面有了三角形，可以起到加固作用。
3. 框架結構穩固的原因：框架結構中，斜桿使長方形的框架變成（三角形），三角形具有（穩定性），從而使框架更牢固。
六、建高塔
1．用框架結構可以建起很高的建築而花費的材料卻很少，框架結構以三角形為基本構造。
2．框架鐵塔結構特點：①上小下大②上輕下重③能有效減小風的阻力。
3. 塑料瓶怎麼放不容易倒：塑料瓶（倒放）容易傾倒，是因為（上大下小）；塑料瓶（正放）不容易倒，是因為（上小下大）；如果（在塑料瓶內裝一些水），塑料瓶就更不容易傾倒，是因為（上輕下重）。
七、橋的形狀和結構
1．現在大跨度拱橋的特點：拱一般在橋面的（上方）。這樣的橋，橋板拉住了拱足，抵消拱產生的向外推的力，橋面被水平方向的力拉緊，還增加了橋面的抗彎曲能力，減少了橋墩的負擔。
橋面也比較低而且平坦，方便通行。
2. 橋的分類：橋根據建造橋的材料分，有（石橋）、（木橋）、（鋼鐵橋）、（混泥土橋）等；根據橋梁的結構分，有（拱橋）、（鋼索橋）等。
2．鋼纜能承受巨大的拉力，人們用它們建造的鋼索橋，大大增加了橋的跨越能力。
3．鋼索橋的結構：由（鋼纜）、（橋塔）、（橋面）組成，（鋼纜）是橋承重的主要構件，（橋塔）是支承鋼纜的主要構件，從構造上看是（吊橋），即橋面被鋼纜吊起來。鋼索橋的特點是（跨度很大）。
4. 鋼索橋的橋塔建那麼高是為了：（減少鋼纜的拉力）。
八、用紙造一座橋
1. 許多植物的莖、動物的的骨頭、生活中的鋼管都是空心的，是因為：（同樣多的材料，空心的管狀比實心的棒狀粗得多而且任何方向的抗彎曲能力都相同）。
2．用紙設計橋需考慮哪些問題：①紙這種材料的特性；②紙的承受力有什麼特點；③選擇形狀和結構。④用什麼方法增強紙的抗彎曲能力。
2．杭州灣跨海大橋全長36公里，其長度在目前世界上在建和己建的跨海大橋中位居第一。於2023年5月1日正式通車。
3．評價一座橋好壞的指標：①是否堅固；②是否節省材料；③是否美觀。
4. 實驗：比較普通報紙和普通白紙的抗彎曲能力。
我的猜想：普通白紙的抗彎曲能力比報紙強。
改變的條件：紙的材料
不變的條件：紙的寬度、厚度、長度，放墊圈的位置，書本的距離。
實驗材料：長20cm、寬20cm的報紙和普通白紙各一張、墊圈、書本、記錄紙。
實驗步驟：（1）把普通白紙放在兩堆書上，在紙的中間擺放墊圈，記錄承載的墊圈數。（2）把報紙放在兩堆書上，在報紙的中間擺放墊圈，記錄承載的墊圈數。
（3）比較報紙和普通白紙承載的墊圈數。
注意事項：（1）紙的長和寬要合適；（2）擺放墊圈時要輕輕放；（3）墊圈擺放的位置和書本的距離不能變。
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