六上《形状与结构》.docVIP

2.1抵抗弯曲 1.柱子：用来支撑上部结构的竖向直杆。横梁：建筑中起支撑作用的平放材料。柱子下面是顶实的，横梁下面许多部分是空的。因此，横梁和柱子相比，横梁更容易发生弯曲和断裂！ 2.横梁的抗弯曲能力与以下因素有关：横梁的材料、跨度、厚度、宽度。 3.通过实验，我们的发现： （1）跨度减小，纸梁的抗弯曲能力增强； （2）宽度增加，纸梁的抗弯曲能力增强； （3）厚度增加，纸梁的抗弯曲能力大大增强。增加厚度，效果更加明显。厚度，要体现“大大”增强。 4.为了提高横梁的抗弯曲能力，我们要将横梁立放。立放虽然减少了宽度，但增加了厚度，增加厚度，抗弯曲能力大大增强。 2.2形状与抗弯曲能力 改变纸的形状，能增强它的抗弯曲能力。把薄纸折成“W”“L”“U”“T”“工”等形状，虽然减少了材料的宽度，但增加了材料的厚度，增加厚度，大大增强了材料抗弯曲能力。 这里的厚度，是指“立体厚度”。“立体厚度”的意思是：材料本身的厚度（绝对厚度）没有改变，即材料的用量没有改变，而是通过摆放（平放或立放）、改变形状等方式，把材料的立体厚度（也就是我们说的“高度”）增加了，从而增加它的抗弯曲能力。 瓦楞纸板有三层或五层，中间一层或两层是波浪形“W”的，这几层薄纸板黏合在一起形成一个整体。这种结构使瓦楞纸板的强度大大增加，比把三、五层薄纸板直接平粘在一起强度大多了。 综合2.1和2.2，在研究“纸的抗弯曲能力与什么因素有关”的实验中，控制实验相同的条件需考虑两部分： （1）改变抗弯曲能力的因素有：材料、厚度、宽度、跨度（不能写长度，即桥墩的距离）、形状——（研究什么因素就去掉什么因素，剩下的因素都要写上！） （2）实验时需要控制的因素（从操作角度）有：纸的高度（桥墩的高度：判断弯曲的标准）、放垫圈的位置和方法（放在中间、垫圈叠起来）、单个垫圈的重量——（必写！研究任何一个因素都要写！） 即：材料、厚度、宽度、跨度、形状、桥墩的高度、放垫圈的位置、放垫圈的方法、单个垫圈的重量，总共九个条件。九选八，其中的“八”要控制相同，剩下的“一”就是你要研究的因素！ 2.3拱形的力量 拱形受到压力时，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，并产生一种外推力。 若不抵住拱足，那这样的“拱”几乎承受不了多大压力，一受到压力，拱就伸展开了（拱顶向下、拱足向外，发生形变）。 2.抵住拱足后，拱形承受的垫圈个数增多。抵住拱足的力量越大，拱形承受的垫圈个数就越多。 解释：拱形各部分受到压力时会产生外推力，如果能抵住拱形的外推力，拱形就能承受巨大的压力。 2.4找拱形 拱形以拱顶和拱足中心连线为轴旋转，就成了圆顶形。圆顶形由许多个拱形组成。 球形物体承受压力时有什么特点？球形在各个方向都可以看成拱形，球形的任何一个地方受力，力都可以向四周均匀地分散开来，所以球形比任何形状都更坚固。 注：拱形会产生外推力；圆顶形和球形都不会产生外推力。 塑料瓶形状设计的科学道理： 麦穗与钢管（科学书P46：资料库）： 许多植物的茎都是空心的，如竹子、水稻、芦苇以及许多小草；动物身体中的很多骨头也是如此，如手臂骨和腿骨都是空心的。 同样多的材料，做成空心的管状比做成实心的棒状要粗得多，而且任何地方的抗弯曲力都相同。钢管就是一种管状空心材料。 2.5做框架 1.像铁塔这样骨架式的构造叫框架结构，是由梁和柱相连接构成承重体系的结构。框架结构的优点：空间分隔灵活、自重轻、节省材料等。 2.三角形和四边形都是最简单最基本的框架。三角形比四边形更加稳定、不易变形。在正方形内部增加斜杆，能增加四边形的稳定性。 3.斜杆的作用：通过推、拉，支撑框架，使框架不变形；增加结构单位三角形，三角形越多，稳定性越好。 4.做一个正方体框架至少需要12根木棒。做一个坚固的正方体框架至少需要16根木棒。 2.6建高塔 1.铁塔不容易倒的秘密：结合框架结构和塔状结构特点——风阻力小，抗风能力增加，大量运用三角形结构，上轻下重，上小下大。 2.下列3个瓶子中，2号瓶子（半瓶水）最不容易倒。 2.7桥的形状和结构 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。桥面被水平方向的力拉紧，还增加了桥面的抗弯曲能力。 2.大跨度的钢索桥由桥面、桥塔和钢缆组成。钢缆具有拉力，桥塔越高，越省力。 3.廊桥，整体为拱形结构。受到的压力越大，越稳定。 家乡的桥： 杭州拱宸桥（拱桥） 复兴大桥（拱桥） 西兴大桥（钢索桥） 钱江大桥（梁桥、框架结构） 绝对厚度 立体厚度 绝对厚度 瓦楞纸是利用改变形状（波浪形）、增加厚度，增大抗弯曲能力，使柔软的纸变坚硬了，还节省了材料。 组合成圆顶形的拱足之间可看做是紧紧相连的，所以圆顶形不产生外推力（圆顶形不需要抵住拱足），因此承受能力就大了。 拱足中心