伊犁地区建筑及特色名族物品的

前言

物理学作为严格的定量的自然科学的带头学科，一直在科学技术的发展上发挥着及其重要的作用，而在伊犁地区建筑及民族特色物品上也充分体现。

研究此课题的意义在于：可以充分发挥物理课题的基本理念，即从生活走向物理，从物理走向社会。研究它，可以使我们更好的掌握物理知识和提高应用物理学来解决实际生活问题的能力，在今后的物理教学中，使学生学习物理更贴近生活，激发学生的学习兴趣。同时，通过此次课题的研究也可以使我们更好地了解少数民族的风俗和文化。对今后在少数民族地区的教学也具有一定的促进作用。

完成此次课题我们主要利用已掌握的简单的物理学知识，通过分析，利用力学、热学及光学的基本物理理论对伊犁地区建筑及民族特色物品进行分析和物理学解释。无论是在生活还是在学习上对我们都具有一定的促进作用。

伊犁哈萨克自治州地处祖国西北边陲，成立于1954年，辖塔城、阿勒泰两个地区和10个直属县市，是全国唯一的既辖地区、又辖县市的自治州。西部紧邻欧亚国家哈萨克斯坦，这里有中国陆路最大的通商口岸（霍尔果斯口岸）。全州总面积35万平方公里，因雨量较充沛被称为中亚湿岛或塞外江南。人口500多万人，有哈萨克、汉、维吾尔、回、蒙古、锡伯等47个民族成份，其中哈萨克族占25.5%，汉族占45.2%，维吾尔族占15.9%，回族占8.3%，蒙古族占1.69%，锡伯族占0.83%。这样一个多民族聚居的地区，它的民族风情和建筑都颇具特色，

伊犁哈萨克民族自古以来就是一个以游牧为生的民族，其居住的房屋毡房被世人称为“草原上的白色宫殿”，其不仅具有很高的艺术价值，也是物理在建筑上的一个重要的应用，研究它可以使我们更加了解物理学的原理，以及拉近我们与学生之间的距离，为今后的少数民族地区教学做很好的铺垫。伊犁河大桥是一座现代化的大桥，也是伊犁的标志性建筑之一，它是物理学在桥梁建筑上的又一重要的应用，它秉承了中国传统的建桥模式，双曲拱桥，也在建桥过程中加入了自己的特色，在研究它的过程中可以增加我们的物理学知识，也看到了物理知识的博大精深。“拜都拉”清真寺位于伊宁市中心处，是伊犁少数名族的又一标志性建筑之一，它是少数民族的智慧的结晶。伊犁的特色民族物品包括“冬不拉”、“核桃钳子”、“扇镰”、“酸奶席子”，这些都将在本文中对他们进行物理学分析。

一、伊犁传统建筑

（一）毡房

1．毡房简介

毡房作为伊犁哈萨克族人的传统房屋，被人称作草原上的白色宫殿它不仅具有很高的艺术价值，在物理学方面也具

有它的独到之处。

毡房的构造及材料：毡房是典

型的穹拱结构，是由削球体形状的

顶部，截头圆锥体形状的中部和圆

柱形状的主体组成，从承重结构而

言由支撑顶部荷载的结构——顶

拱，传递上不荷载并支撑中部负载

的结构——弯头斜撑及传递并支

撑全部负载的格构架构成。下部圆柱形四周是用横竖交错相连而成的红柳木栅栏构成的围墙。顶部有天窗，覆以活动的毡子，用以通风。有的房顶毡上饰有红色或其他色彩图案。毡房门较小，是雕刻着花纹的双扇木板门，哈萨克语称“斯克尔菜乌克”，一般高1.5米，宽0.8米，离地面较

高，以防积雪和严寒，门多开向东南，

以避北风，毡房门外挂有用芨芨草编

织的夹有一层花毡的门帘，冬天放下

门帘挡风雪，夏天卷起，通风凉爽。

毡房内都备有长木杆，用来预木圈顶

的顶毡。毡房的大小是根据房墙的

多少来定的。一般的毡房多用六块

毡墙。每块房墙宽约2～3米，高约1.7～2米；如果人口多，经济条件好，可建造8～10块房墙的毡房。也许从外表看毡房不怎么起眼，但毡房内部的东西却一应俱全，哈萨克族人将毡房布置的大方、得体、井井有条，这么小的一个毡房却可举行一场舞会，可见其容量是很大的。

毡房美丽，富有强烈的民族特色和艺术价值，是哈萨克人智慧的体现。

2．毡房的物理学分析

（1）毡房顶部开有一天窗，称之为顶拱，顶拱是由带有很多插眼孔的圆形木骨架和多条抛物线木拱组成的承重结构。顶拱的圆形木骨架式封闭的圆环结构，根据结构力学原理，受压时圆环内弯矩为零，是最省力的结构形式，同时多条抛物线木拱在交叉方向上很对称地传递内力。格构架的支撑力通过弯头斜撑传递给顶拱一个作用力F，当一个力F作用于顶拱时，它是作用于顶拱的某一切面的，方向指向顶拱的圆心，这个力F被顶拱的切面分散为向两边的力，传递给左右两边，这就是左右两边受到的方向向外的反作用力F’，这样，每一个弯头斜撑所在的切面都受到指向圆心的作用力同时又受到背向圆心的力F’二者的力相互抵消，这样使得顶拱受力均匀，起到很好的平衡作用。具有很好的采光作用，是因为体形的变化，圆形的外壳和穹形构造可比矩形反射更多的阳光，根据“光的入射角等于反射角”的规律，太阳线往往从顶拱盖和斜面盖反射出来；在古时还没有时钟等计时器的时候，牧民们通常通过光线从天窗照射进毡房内的位置来确定时间的，这主要就是应用光的直线传播原理。

（2）包顶由多个弯头斜撑平铺而成，它是连接顶拱和格构架的杆件，起着承上撑下的作用；包顶整体呈拱形的，承受力最强（如桥梁之拱形）形成一个强固的整体。大风来了，承受巨大的反作用力。

(3）毡房底部构造

毡房的这种栅栏是由方形的细红柳木干横竖交错而成的菱形，交错处用牛皮绳穿进扎紧，搬时可收拢。

对菱形进行受力分析，如下图所示，若一个力作用于菱形上则，菱形所受的合力方向为其对角线的方向，由此相当与一个支柱的作用。

（4）毡房的下部为圆柱形，可以算作“准圆”这种形式特点，使草原上的沙暴受到毡房的缓冲以后，会在它后面适当的距离，形成一个新月形的缓坡堆积下来。这是因为毡房没有菱角，光滑溜圆，呈流线型形状。毡房下部制作为准圆式可以看做是无数个立起的支柱，分散包顶的重力，使受力平衡。

之所以会在毡房的背面形成新月形沙丘是因为当风沙吹到毡房的正面时，可以把毡房的正面看做是迎风面，而背面为背风面，当风沙吹在迎风面上时，毡房阻碍了其运动，在迎风面上发生了吹蚀，背风面形成旋涡进行堆积，此时，沙堆的左右两侧形成向内回转的气流，是两翼不断扩展，逐渐形成新月形形态。

（5）毡房被人称为草原上的白色宫殿，它制成白色也是具有它一定的作用的，具有较强的反光作用，白色不吸收单色光，所以在广阔的草原上更容易被观察的到；白色吸热弱，在夏季具有一定的防暑作用。