第二单元 形状与结构 学案

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．实践与探究
（1）纸的宽度与抗弯曲能力的关系
材料宽度
1倍宽度
2倍宽度
3倍宽度
4倍宽度
承受的垫圈个数
2
4
6
8
研究的问题：纸的宽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：纸的宽度与抗弯曲能力有关，纸越宽的抗弯曲能力越大?
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。
实验中改变的量：?纸的宽度?；
实验中不变的量有：?材料的厚度、材料的长度、垫圈的重量、桥的跨度等。
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。
实验结论：纸的宽度与抗弯曲能力有关，纸越宽的抗弯曲能力越大。
（2）实验：纸的厚度与抗弯曲能力的关系
材料厚度
1倍厚度
2倍厚度
3倍厚度
4倍厚度
承受的垫圈个数
2
8
18
32
研究的问题：纸的抗弯曲能力与厚度有关系吗？
我的假设：纸的厚度与抗弯曲能力有关，纸越厚的抗弯曲能力越强。
不改变的条件：纸的宽度、纸的质地、纸横梁的跨度、每个垫圈的重量、放的位置等。
改变的条件：纸的厚度。
实验材料：用打印纸裁成的20×6㎝纸条、2个同样的小木块、曲别针、尺子等。
实验方法：
①把木块相隔10㎝做桥墩，把1倍厚的纸条搭在桥墩上做桥面。往桥面的中间放曲别针，到桥面垮下为止，记下承受的曲别针的数量。
②移开1倍厚纸条，分别换成2倍厚纸条、4倍厚纸条做桥面，同上进行实验，分别记下纸桥承受的曲别针的数量。
③比较三次实验的数据。
实验现象：1倍厚纸条承受的曲别针最少，4倍厚的纸条承受的曲别针最多。
实验结论：增加纸的厚度，就可以大大增强纸的抗弯曲能力。
（3）实验：要比较报纸和普通白纸哪一种纸的抵抗弯曲能力更强，请你设计一个实验方案，要求写出题目，材料，实验步骤。
实验题目：报纸和普通白纸，哪种纸的抵抗弯曲能力更强。
我的猜想：普通白纸的抵抗弯曲能力更强。
实验材料：报纸、白纸、小木块、大头针
改变的量：纸张的不同（白纸和报纸）
不变的量：纸张的大小、小木块之间的距离（桥墩的距离）
实验过程：①用两块小木块做成桥墩，把报纸放在上面做桥面，看能放几根大头针。
②把普通白纸放在桥墩上，看能放几根大头针。
③比较哪一种纸放的大头针多，哪种纸的抵抗弯曲能力就更强。
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。
3．
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。
3、将一只矿泉水瓶放置在平整的桌面上，下列几种情况下最稳定的的是（ B ）。
A、将一满瓶矿泉水瓶正放在平整的桌面上 B、将半瓶矿泉水瓶正放在平整的桌面上 C、将一只空瓶子正放在桌面上
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。
4、按桥的结构分，赵州桥是我国历史最久的 拱 桥，离现在已有1400多年的历史；杭州湾跨海大桥是世界跨度最大的钢索桥 ，全长36千米。
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。
九、下面两表分别是甲、乙两组研究材料抗弯曲能力的实验记录表。
表一：甲组
材料宽度
1倍宽度
2倍宽度
3倍宽度
4倍宽度
承受的垫圈个数
2
4
6
8
表二：乙组
材料厚度
1倍厚度
2倍厚度
3倍厚度
4倍厚度
承受的垫圈个数
2
8
18
32
（1）甲组同学研究的是： 材料的宽度与抗弯曲能力大小的关系。
（2）甲组同学实验改变的条件是： 材料的宽度 ；不改变的条件是： 材料的厚度。
（3）分析表一中的数据，你能得出的结论是： 增加材料的宽度可以增加材料的抗弯曲能力。
（4）乙组同学研究的是： 材料的厚度与抗弯曲能力大小的关系。
（5）乙组同学实验改变的条件是： 材料的厚度 ；不改变的条件是： 材料的宽度。
（6）分析表二中的数据，你能得出的结论是： 增加材料的厚度可以增加材料的抗弯曲能力。
（7）比较两表中的数据，可以看出：增加材料的厚度更能提高材料的抗弯曲能力。
十、探探发现院子里的一盆葱，那小小的葱管，无论刮大风下大雨都不会倒伏，觉得真奇怪。请你从形状结构与抗弯曲能力的关系来理解，帮探探解决这个难题。（至少写2种）
答：葱管为圆柱形，是多个拱形的组合；葱管下面大而重，上面小而轻；葱管中间空心，重量轻稳定；圆管状能有效防风等。
十一、下图①是一张卡纸条，②、③、④、⑤是由两张与①完全相同的卡纸条组合而成的，它们抵抗弯曲的能力按由大到小排列的顺序是（⑤④③②① ）