六年级上册 形状与结构

第十五单元形状与结构（六年级上册）P.26在我们的周围，可以看到很多不同形状和结构的物体。

如：钢材做成L、工字形桥梁做成拱形输电线铁塔做成框架式、上小下大（为什么）输电线铁塔一、抵抗弯曲很多房屋、桥梁，都是依靠直立的材料（柱子）和横放的材料（横梁）来支撑的。

在受压时，横梁比柱子容易弯曲和断裂，所以横梁的抗弯曲能力是建筑科学上研究的重要问题。

1、横梁的抗弯曲能力与什么有关P.27表格纸梁的宽度与抗弯曲能力的测试记录[墩距14.5cm]P.28表格纸梁的厚度与抗弯曲能力的测试记录[墩距14.5cm][增加梁的宽度可以增加抗弯曲能力，增加梁的厚度可以大大增加抗弯曲能力。

]2、横梁平着放好还是立着放好？[横梁立着放是增加厚度，提高了抗弯曲能力，能承受更大重力。

让学生用直尺进行体验，通过体验学生更直观地认识到材料立着放抗弯曲能力强。

]二、形状与抗弯曲能力1、形状与抗弯曲能力（控制变量法：）1）3cm A4纸，一二四格墩距7cm2）1张A4纸，一二四格墩距15cm 课本P.29纸梁的形状与抗弯曲能力的测试记录结论：抗弯曲能力最强2、瓦楞纸板的研究瓦楞纸：分为三层、五层、七层等多种三层瓦楞纸结构：面纸、瓦楞芯纸、里纸[常见：三层，需要厚纸，用两三块三层瓦楞纸代替]三、拱形的力量1、测试纸拱的承重能力2、搭一个瓜皮拱四、找拱形拱形建筑：蔬菜大棚、工厂厂房……1、圆顶形和球形乒乓球、鸡蛋，承载压力能力强2、塑料瓶的形状塑料饮料瓶的观察记录表塑料瓶的设计包括哪些科学道理？3、生物体中的拱形人体：大脑近似球形、肋骨是拱形、足骨拱形其它生物体：乌龟、贝类拱形外形五、做框架1、做简单的框架三角形、平行四边形什么形状容易变形？怎么加固？2、做一个坚固的正方体框架六、建高塔埃菲尔铁塔图片1、物体不容易倒的秘密大底座、三角形结构2、建造不容易倒的“高塔”利用大的底座、三角形结构3、铁塔不容易倒的再思考框架结构铁塔的特点：七、桥的形状与结构P.401、各式各样的拱桥2、大跨度的钢索桥八、用纸造一座“桥”P.431、用纸造“桥”要考虑哪些问题“桥”的设计方案使用材料报纸一张，胶带少量设计简图结构说明制作步骤2、介绍我们的“桥”延伸阅读一、《语文》四下P.34 人类的“老师”科学家从鱼儿在水中自由升降的现象中得到启示，发明了潜水艇。

可以说，鱼类是人类的“老师”。

其实，自然界可以充当人类“老师”的生物何止鱼类一种呢。

人类自古就想像鸟儿一样飞上蓝天。

科学家认真研究了鸟类飞行的原理，终于在1903年发明了飞机。

30年以后，由于飞机速度的不断提高，经常发生机翼因剧烈抖动而破碎的现象，造成机毁人亡的惨祸。

过了好久好久，人类才从蜻蜓那里找到了防止这类事故的方法。

原来，每只蜻蜓的翅膀末端，都有一块比周围略重一些的厚斑点，这就是防止翅膀颤抖的关键所在。

要是早知道这一点，科学家可以少花多少精力呀！现在，飞机设计师吸取了这一教训，注意研究苍蝇、蚊子、蜜蜂等的飞行特点，造出了许多具有各种优良性能的新式飞机。

从前，在大海中航行的轮船，虽然头是尖尖的，但总是开不快。

而有圆圆的大头的鲸，却常常轻而易举地超过海轮。

这是什么原因呢？科学家们仔细研究了鲸，发现它的外形是一种极为理想的“流线体”，而“流线体”放在水中受到的阻力是最小的。

后来，工程师模仿鲸的形体，改进了船体的设计，大大提高了轮船航行的速度。

一个人握住一个鸡蛋使劲地捏，无论怎样用力也不能把它捏碎。

薄薄的鸡蛋壳之所以能承受这么大的压力，是因为它能够把受到的压力均匀地分散到蛋壳的各个部分。

建筑师根据这种“薄壳结构”特点，设计出许多既轻便又省料的建筑物。

人民大会堂、北京火车站以及其他很多著名建筑，屋顶都采用了这种“薄壳结构”。

此外，人们模仿袋鼠造出了会跳跃的越野汽车，模仿某些贝壳制成了外壳坚固的坦克……自然界的种种生物真是人类的好“老师”啊！二、【无梁殿——南京】建于明洪武十四年（公元1381），是灵谷寺仅存的一座明代建筑。

从殿基到屋顶全以大城砖砌筑而成，不用一钉一木，不加梁柱，是我国历史较早、规模较大的拱券结构建筑。

三、赵州桥为什么千年不倒建于590至602年间的安济桥(赵州桥) [圆弧拱、大拱两端各设两个小拱、单孔河心不立桥墩]（1）采用圆弧拱形式，改变了我国大石桥多为半圆形拱的传统。

我国古代石桥拱形大多为半圆形，这种形式比较优美、完整，但也存在两方面的缺陷：一是交通不便，半圆形桥拱用于跨度比较小的桥梁比较合适，而大跨度的桥梁选用半圆形拱，就会使拱顶很高，造成桥高坡陡、车马行人过桥非常不便。

二是施工不利，半圆形拱石砌石用的脚手架就会很高，增加施工的危险性。

为此，李春和工匠们一起创造性地采用了圆弧拱形式，使石拱高度大大降低。

赵州桥的主孔净跨度为37.O2米，而拱高只有7.25米，拱高和跨度之比为1:5左右，这样就实现了低桥面和大跨度的双重目的，桥面过渡平稳，车辆行人非常方便，而且还具有用料省、施工方便等优点。

当然圆弧形拱对两端桥基的推力相应增大，需要对桥基的施工提出更高的要求。

（2）采用敝肩。

这是李春对拱肩进行的重大改进，把以往桥梁建筑中采用的实肩拱改为敝肩拱，即在大拱两端各设两个小拱，靠近大拱脚的小拱净跨为3．8米，另一拱的净跨为2．8米。

这种大拱加小拱的敝肩拱具有优异的技术性能，首先可以增加泄洪能力，减轻洪水季节由于水量增加而产生的洪水对桥的冲击力。

古代佼河每逢汛期，水势较大，对桥的泄洪能力是个考验，四个小拱就可以分担部分洪流，据计算四个小拱可增加过水面积16％左右，大大降低洪水对大桥的影响，提高大桥的安全性。

其次敝肩拱比实肩拱可节省大量土石材料，减轻桥身的自重，据计算四个小拱可以节省石料26立方米，减轻自身重量700吨，从而减少桥身对桥台和桥基的垂直压力和水平推力，增加桥梁的稳固。

第三增加了造型的优美，四个小拱均衡对称，大拱与小拱构成一幅完整的图画，显得更加轻巧秀丽，体现建筑和艺术的完整统一。

第四符合结构力学理论，敝肩拱式结构在承载时使桥梁处于有利的状况，可减少主拱圈的变形，提高了桥梁的承载力和稳定性。

（3）单孔。

我国古代的传统建筑方法，一般比较长的桥梁往往采用多孔形式，这样每孔的跨度小、坡度平缓，便于修建。

但是多孔桥也有缺点，如桥墩多，既不利于舟船航行，也妨碍洪水宣泄；桥墩长期受水流冲击、侵蚀，天长日久容易塌毁。

因此，李春在设计大桥的时候，采取了单孔长跨的形式，河心不立桥墩，使石拱跨径长达37米之多。

这是我国桥梁史上的空前创举。

四、探秘“人字桥”---- 李晓1907年3月间在云南省屏边苗族自治县四岔河峡谷之间动工修建的一座钢结构桥梁，在九十九年后的2006年被国务院公布为“全国重点文物保护单位”。

这个“国保”级文物的正式名称叫“五家寨铁路桥”。

它的桥梁学名称是“肋式三铰拱钢梁桥”。

由于四岔河属南溪河上游的主要支流之一，历史上法国人称这座桥为“次南溪河铁路桥”，因其造型别致如弓弩，又称为“弓弩手桥”，还因为这座桥有着一个动人的传说，又有了一个“女儿桥”的名字。

然而“人字桥”是几个名字中流传最广的。

古今中外论及滇越铁路的文章，大都以各种不同的惊叹口吻谈到这座桥。

人字桥被看作是滇越铁路的标志性工程。

当时滇越铁路修建工程沿南溪河岸溯流而上。

“从风景的观点看，南溪河湾的自然景观是全线最雄伟壮丽，最能感动人心的，山势险峻，旷野茫茫，放眼纵览，美不胜收，其雄伟景色可以与阿尔卑斯山媲美。

”(《云南铁路》译本）但是，从工程施工的角度而言，就意味着天堑雄关，千难万险。

修建这一段工程历尽艰辛，河谷的酷热潮湿，疟疾肆虐，已使成千上万个建设者失去了生命。

当铁路延伸到地势险恶的四岔河谷时，又面临一个铁路工程技术的世界级难题：在两座高二百米的山峰之间，离谷底深泓线高100米处，两侧相距约70米的绝壁之间，必须架设一座铁路桥梁，以跨越这道高100米、宽约70米的深峡，连接两端的隧道。

“人字桥”的设计者是谁？四岔河谷溪流湍急，谷底漂石垒积，形成瀑布深潭。

采用砖石砌高架桥既不经济、工期又长;如架设单孔长跨钢梁，又由于桥的两端是曲线隧道，就必须在河端岸上先开凿一条长102米的直线隧道（钢梁需长68米，导梁需长34米)，此举工程浩大,也不经济。

如何高效、优质、经济地解决这一难题，让当时参与建设的各国铁路桥梁工程技术专家们煞费苦心，不得其解。

铁路工程承建方，法国滇越铁路公司向有关各方征集方案。

在最终的8个竞争方案里，法国巴底纽勒工程建筑公司的工程师保罗·波登（1847-1926）所提方案被选中。

这个极为大胆的、极富个性化天才创意的设计方案，不仅满足了技术、经济方面的高度严格要求，而且以超凡脱俗的独特美学价值赢得各方赞许。

法国著名设计师保罗.波登铜像“滇越铁路是一项没有一系列发明创新就不可能完成的工程”。

“保罗·波登找到了破解难题的设计方案”。

人字桥成为这位著名设计师在年届六旬时的杰出作品。

建成后的人字桥长67.15米，高100米，自昆明一侧的一孔跨长21.9米。

人字桥犹如巨人横空跨越在200米高的四岔河谷之间，造型优美，雄伟壮观。

因其形恰似汉字“人”，故“人字桥”一名不胫而走。

桥梁工程历时20个月26天，其中钢结构架设过程历时5个月。

人字桥自通车至今百年，从来没有影响过铁路的畅通，甚至连一根钢件，一只铆钉也未更换过，整座桥梁完好如初。

如此优异的工程质量足以令世人叹服。

为完成这座后来彪炳史册的经典桥梁，谱写滇越铁路是“铁路工程史上的巨幅画卷”中“最壮丽的工程之一”的人字桥，有800多名劳工献出了他们宝贵的生命。

“人字桥”何为“女儿桥” ？笔者在查阅有关文史资料时，看到一句话“法人又称之为女儿桥”。

不由得想起老人们讲过的一个故事：在人字桥修建过程中，有一位外国美眉工程师始终在现场辛勤工作。

当桥梁建成时，她被人字桥从图纸变为现实中的绝美造型所陶醉，深深沉迷其中，再也不愿离开。

后来，她在河谷旁搭建的小屋里住下，伴着溪水流淌，感受徐徐山风，以青山蓝天，月夜星空为背景，日夜守望着她心仪的桥，聍听火车经过时那越过天际的重金属般的音乐节奏，直至逝世。

这事感动了所有知情的人。

人们把她的遗物安放在人字桥隧道口上面的施工洞里，以满足她的心愿，守望着人字桥。

有人说为纪念这位女工程师，山洞里还有她的塑像。

当人行走在人字桥旁的漆黑隧道里感到莫名恐惧时，就会听到一个轻柔、坚定的外国女性的声音：“别怕，有我在”。

顿时使人心里坦然。

（《中华遗产》也记述了这个隧道里的故事）。

1994年，在文物普查时，根据资料记载，铁路有关部门曾派人设法攀爬到洞里。

一想证实传说的真实性，二则看看有没有当年施工时的遗留物，结果洞里空无一物。

但不知是在悠久岁月中被人移走，或许是人们的一种寄托。

这就是这座桥历史上还有着另一个名字“女儿桥”的由来。