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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“橫梁”，橫梁比柱子容易彎曲和斷裂，所以要提高橫梁的抗彎曲能力。
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，抗彎曲能力也會增加；紙的厚度增加，抗彎曲能力會大大增加。
4．實踐與探究
（1）紙的寬度與抗彎曲能力的關系
材料寬度
1倍寬度
2倍寬度
3倍寬度
4倍寬度
承受的墊圈個數
2
4
6
8
研究的問題：紙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：紙的寬度與抗彎曲能力有關，紙越寬的抗彎曲能力越大?
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。
實驗中改變的量：?紙的寬度?；
實驗中不變的量有：?材料的厚度、材料的長度、墊圈的重量、橋的跨度等。
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。
實驗結論：紙的寬度與抗彎曲能力有關，紙越寬的抗彎曲能力越大。
（2）實驗：紙的厚度與抗彎曲能力的關系
材料厚度
1倍厚度
2倍厚度
3倍厚度
4倍厚度
承受的墊圈個數
2
8
18
32
研究的問題：紙的抗彎曲能力與厚度有關系嗎？
我的假設：紙的厚度與抗彎曲能力有關，紙越厚的抗彎曲能力越強。
不改變的條件：紙的寬度、紙的質地、紙橫梁的跨度、每個墊圈的重量、放的位置等。
改變的條件：紙的厚度。
實驗材料：用打印紙裁成的20×6㎝紙條、2個同樣的小木塊、曲別針、尺子等。
實驗方法：
①把木塊相隔10㎝做橋墩，把1倍厚的紙條搭在橋墩上做橋面。往橋面的中間放曲別針，到橋面垮下為止，記下承受的曲別針的數量。
②移開1倍厚紙條，分別換成2倍厚紙條、4倍厚紙條做橋面，同上進行實驗，分別記下紙橋承受的曲別針的數量。
③比較三次實驗的數據。
實驗現象：1倍厚紙條承受的曲別針最少，4倍厚的紙條承受的曲別針最多。
實驗結論：增加紙的厚度，就可以大大增強紙的抗彎曲能力。
（3）實驗：要比較報紙和普通白紙哪一種紙的抵抗彎曲能力更強，請你設計一個實驗方案，要求寫出題目，材料，實驗步驟。
實驗題目：報紙和普通白紙，哪種紙的抵抗彎曲能力更強。
我的猜想：普通白紙的抵抗彎曲能力更強。
實驗材料：報紙、白紙、小木塊、大頭針
改變的量：紙張的不同（白紙和報紙）
不變的量：紙張的大小、小木塊之間的距離（橋墩的距離）
實驗過程：①用兩塊小木塊做成橋墩，把報紙放在上面做橋面，看能放幾根大頭針。
②把普通白紙放在橋墩上，看能放幾根大頭針。
③比較哪一種紙放的大頭針多，哪種紙的抵抗彎曲能力就更強。
二、形狀與抗彎曲能力
1．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。
2．一般情況下橫梁是立著放的，因為橫梁立著放雖然減少材料寬度，但增加了厚度，大大增強了橫梁的抗彎曲能力。
3．瓦楞紙板的結構為什么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。拱形受壓會產生一個向外推的力，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。
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．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。
4．人體的結構非常巧妙。頭骨近似于球形，可以很好的保護大腦；拱形的肋骨護衛著胸腔中的內臟；人的足骨構成一個拱形——足弓，它可以更好的承載人體的重量。
5．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。
6．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，植物的桿、莖，鋼管都是應用了這個原理。
五、做框架?
1．像鐵塔這樣骨架式的構造叫做框架結構。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．用框架結構可以建起很高的建筑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風阻小等。
3、將一只礦泉水瓶放置在平整的桌面上，下列幾種情況下最穩定的的是（ B ）。
A、將一滿瓶礦泉水瓶正放在平整的桌面上 B、將半瓶礦泉水瓶正放在平整的桌面上 C、將一只空瓶子正放在桌面上
七、橋的形狀和結構
1．橋面在拱下方的拱橋，橋板可以拉住拱足，抵消拱向外的推力，減少了橋墩的負擔。橋面也比較低而且平坦，方便通行。
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。橋塔修得高，是為了降低鋼纜的拉力。
4、按橋的結構分，趙州橋是我國歷史最久的 拱 橋，離現在已有1400多年的歷史；杭州灣跨海大橋是世界跨度最大的鋼索橋 ，全長36千米。
八、用紙造一座橋
1．用紙設計橋需考慮哪些問題：①紙這種材料的特性；②紙的承受力有什么特點；③選擇形狀和結構。④用什么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。于2008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。
九、下面兩表分別是甲、乙兩組研究材料抗彎曲能力的實驗記錄表。
表一：甲組
材料寬度
1倍寬度
2倍寬度
3倍寬度
4倍寬度
承受的墊圈個數
2
4
6
8
表二：乙組
材料厚度
1倍厚度
2倍厚度
3倍厚度
4倍厚度
承受的墊圈個數
2
8
18
32
（1）甲組同學研究的是： 材料的寬度與抗彎曲能力大小的關系。
（2）甲組同學實驗改變的條件是： 材料的寬度 ；不改變的條件是： 材料的厚度。
（3）分析表一中的數據，你能得出的結論是： 增加材料的寬度可以增加材料的抗彎曲能力。
（4）乙組同學研究的是： 材料的厚度與抗彎曲能力大小的關系。
（5）乙組同學實驗改變的條件是： 材料的厚度 ；不改變的條件是： 材料的寬度。
（6）分析表二中的數據，你能得出的結論是： 增加材料的厚度可以增加材料的抗彎曲能力。
（7）比較兩表中的數據，可以看出：增加材料的厚度更能提高材料的抗彎曲能力。
十、探探發現院子里的一盆蔥，那小小的蔥管，無論刮大風下大雨都不會倒伏，覺得真奇怪。請你從形狀結構與抗彎曲能力的關系來理解，幫探探解決這個難題。（至少寫2種）
答：蔥管為圓柱形，是多個拱形的組合；蔥管下面大而重，上面小而輕；蔥管中間空心，重量輕穩定；圓管狀能有效防風等。
十一、下圖①是一張卡紙條，②、③、④、⑤是由兩張與①完全相同的卡紙條組合而成的，它們抵抗彎曲的能力按由大到小排列的順序是（⑤④③②① ）

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