形状与结构(单元)

Ｂ、物体抗弯曲能力只与物体的形状有关 Ｃ、物体抗弯曲能力与物体的形状和厚度都有关系
观 察
赵州桥
河北省赵县的洨河上，有一座世界闻名的石拱桥，叫安济桥， 又叫赵州桥。它是隋朝的石匠李春设计和参加建造的，到现在已 经有一千三百多年了。 赵州桥非常雄伟。这么长的桥，全部用石头砌成，下面没有 桥礅，只有一个拱形的大桥洞，横跨在三十七米多宽的河面上。 大桥洞顶上的左右两边，还各有两个拱形的小桥 洞。平时，河水从大桥洞流过，发大水的时候， 河水还可以从四个小桥洞流过，这种设计，在 建桥史上是一个创举，既减轻了流水对桥身的冲 击力，使桥不容易被大水冲毁，又减轻了桥身的重量， 节省了石料。 赵州桥表现了劳动人民的智慧和才干， 是我国宝贵的历史遗产。
课堂总结
横梁，它的抗弯曲能力与其 宽度成正比，与高度（厚度） 的平方成正比，增加材料的厚 度可以非常明显地增大抗弯曲 能力
当堂检测题
• 一、判断题（对的打√，错的打×） • 1、纸的厚度与抗弯曲能力成正比。（× ） • 2、梁平放比立放更能承受巨大的压力。 （× ） • 3、横梁比柱子容易弯曲和断裂。（ √ ） • 4、两张纸的抗弯曲能力一定比一张纸强。 （× ）
• 我们发现，纸的 宽度与抗弯曲能 力的关系是 ：
增加纸的宽度 可以增加 抗弯曲能力
这个实验是 改变纸板宽度 而厚度不变
实验二：纸的厚度与抵抗弯曲能力
1、实验中又应该控制哪些条件不变？ 我们怎样控制这些条件不变？ 2、实验中又需要改变什么条件？ 我们准备怎样改变？
纸的厚度与抗弯曲能力
实验是改变纸板厚度而宽度不变
.纸的厚度与抗弯曲能力的实验。
（1）准备纸横梁。把0.5毫米左右厚的卡纸切成长 约25厘米、宽约3厘米（或2厘米）的条形，再 分两张、四张分别粘在一起压平，做成厚为1张 纸、2张纸、4张纸而长宽相等的三个纸横梁。粘 纸条的时候，最好把纸头错开一点，能明显看出 是几张纸粘成的。糨糊要尽量少放。 • ⑵这个对比实验应控制哪些条件不变，改变的是 哪个条件 • ⑶得出的结论是：厚度增加，抗弯曲能力大大增 加。或者厚度增加一倍，抗弯曲能力的增加大大 超过一倍…… （4）比较一下，要增加纸横梁的抗弯曲能力，增 加纸横梁宽度与增加纸横梁厚度，哪种方法更好。 • 增加纸横梁的厚度是增加其抗弯曲能力的好办法。
• 1、在研究纸的宽度与抗弯曲能力的关系时，下列条件 不变的是（ A ）。 • A、纸的长度、厚度 B、纸的长、宽、厚度 C、 纸的宽度 • 2、材料的厚度和宽度，材料（ B ）地影响抵抗弯 曲的能力。 • A、同样程度 B、厚度更多 C、宽度更多 • 3、在研究纸的宽度与抗弯曲能力的关系时，要改变的 条件是（ B ）。 • A、纸的厚度 B、纸的宽度 C、纸的长短 • 4、在研究纸的厚度与抗弯曲能力的关系时，要改变的 条件是（ C ）。 • A、纸的材质 B、纸的宽度 C、纸的厚度 • 5、材料的抗弯曲能力（ C ）。 • A、只与材料厚度有关B、只与材料宽度有关 C、与材 料宽度和厚度都有关
螺丝帽的个数代表 抗弯曲的能力
分别选用不同 宽度的纸条
2cm
10cm 刚接触桌面为准
温馨提示：
１、先预测，后实验，再记录，最后根据实验数据总 结发现。
２、实验时注意支柱（书）之间的距离不变，记住支 柱间的厘米数，每次实验前用直尺量一量支柱间的距 离。 3、实验时重物（螺帽）要轻轻地放在纸桥梁的中间， 以免砸塌纸桥梁。 4、纸桥梁碰到底就算塌陷，导致塌陷的最后一个重 物（螺帽）不能算。 5、请各小组安静实验，完成的小组请先整理好坐正， 比一比，哪个小组又快又安静。
判断：
1、增加厚度可以增加材料的抗弯曲能力，这是一种好办法。（× ）
2、改变材料的形状，可以改变它抵抗弯曲的能力。（ √ ）
3、大小相同的同一种纸，做成不同形状，它们的抗弯曲能力是 不同的。（ √ ）
4、火车轨道用的钢轨是一种形状稍微变化了的“工”字形钢。（ √
）
×
5、瓦楞纸板抗弯曲能力强弱与纸的厚度有关没有其他原因。（ ）
“L”形材料的哪一部 分像平放的梁，立 着放了？
增加了厚度
减少了宽度
把薄形材料弯 折“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 大增强材料的抗 弯曲能力的。
通过实验探究，你知道了什么呢？
（1）改变形状能提高材料的抗弯曲能力 （2）改变的形状不同，抗弯曲能力不同
看看下面的房子和桥梁， 它们在形状和结构上有 相似的地方吗？
•
很多的房屋 和桥梁都是依靠 直立的材料（柱 子）和横放的材 料（横梁）支撑 住的。
横梁
立 柱
横 梁
横
哪里是梁
横梁
梁
梁
梁
梁
哪里是梁
梁 梁
柱 柱
梁
柱 柱
桥的柱和 梁在哪里
柱
思考 柱子和横梁哪个容易弯曲断裂?
湖南株洲桥 高架坍塌， 40人遇难。
实验二 纸的厚度与抗弯曲能力
怎样表示增加了纸梁的厚度？
温馨提示：
１、先预测，后实验，再记录，最后根据实验数据总
结发现。 ２、实验时注意支柱（书）之间的距离不变，记住支 柱间的厘米数，每次实验前用直尺量一量支柱间的距 离。 3、实验时重物（螺帽）要轻轻地放在纸桥梁的中间， 以免砸塌纸桥梁。 4、纸桥梁碰到底就算塌陷，导致塌陷的最后一个重 物（螺帽）不能算。 5、请各小组安静实验，完成的小组请先整理好坐正， 比一比，哪个小组又快又安静。
这些建筑在形状上有什么共同之处呢？
观察思考： 把拱足固定，纸拱能承载多大的重量。
我们看看截取的几个图片，比较一下。
拱形承重的秘密：
拱形承载重量时，能把压力向下向外传递给相 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，抵住这个力， 拱就能承载很大的重量。
桥面在拱形上方
• 观察横梁的横切面是 什么形状的？
都是长方形的，
• 是平放的还是立着放 的？我们能说明这样 安放的理由吗？能用 下面的材料来证明自 己的理由吗？
都是立着安放的， 也就是梁的厚度比宽度大
• 思考：横梁为什么都是立着安放的呢？ 你们怎样用尺子（或冰糕木片）来证 明你们的观点呢？ • （用手弯折尺子，平着很容易折弯， 立着折不弯。说理由的关键点是，厚 度比宽度更能提高梁的抗弯曲能力）。
特点：桥下空间高，便于船的通行。
赵州桥
桥面在拱形下方
特点：桥板拉住了拱足，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。
拱有向外的推力
桥面可以拉住拱向外的推力
西藏拉萨铁路大桥
悉尼大桥
解释西瓜皮拱为什么不挎呢？
西瓜皮拱不挎的原因： 因为西瓜皮拱把受到的力向下 向外传递给相邻的部分，拱形各部 分相互挤压，结合得更紧密。所以 西瓜皮拱不会挎。
6、要提高材料的抗弯曲能力，可以增加材料的厚度也可以 √
改换材料。（ ）
形状与抗弯曲能力
选择：
1、下面三种形状中的（ A、 B、
C
）是增强抗弯曲能力实验中抗弯曲能力最强的。 C、
2、下面三种形状中的（
A、 B、
B
）是增强抗弯曲能力实验中抗弯曲能力最弱的。
C、
3、研究发现，改变了纸的形状后，纸的抗弯曲能力（
实验中改变的条件
实验中不变的条件
重点小结
• 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。 结论：要增加抗弯曲能力，增加厚度 比增加宽度更有效。
思考
横梁平着放好， 还是立着放好？
观察：桥的 哪个部分容 易断裂？
2012年 8月24日早上5点25分， 哈尔滨阳明滩大桥通车不到一年就 垮塌，有4台货车直接从20米高的 桥上坠落，造成多人死伤。
一.欣赏图片，看看它们有什么特点？
实验时，我们应注意：
1. 只能改变纸的形状，不能改变桥墩的距离和高度，不能 改变纸的厚度、长度和大小。 2. 每张纸只能使用一次，不能反复或合在一起使用。 3. 重物应尽量放在纸桥中间的位置，要轻轻地放。 4. 使纸碰到桌面的那个重物不能记录下来。
形状与抗弯曲能力的研究
实验题： 设计一个实验证明改变纸的形状可以增强它的抗 弯曲能力。
第一次测试后，先预测，再实测纸的抗 弯曲能力，记录下数据，完成下表
宽度对抗弯曲能力的影响
实验内容 纸的宽度与抗弯曲能力
我们的猜测 纸的抗弯曲能力与纸的宽度有关。 实验中改变 的条件 纸的宽度（1倍宽，2倍宽，4倍宽）
实验中不变 纸的材料、长度、厚度，纸架空的 的条件 间距，纸的弯曲程度，单个垫圈的 重量，放垫圈的位置等
九四江广 人辆大东 遇车桥九 难坠垮 河塌 ，，
美国一桥梁坍塌， ５０多辆汽车坠河, 造成至少6人死亡。
思考 在柱子和横梁受压时，哪个容易弯曲断裂?
横梁比柱子容易弯曲和断裂 研究：如何增强横梁抗弯曲能力。
推测横梁 抗弯曲能力 与哪些因素 有关？ 我们为什 么这样推测？
猜测： 横梁的抗弯曲能 力与材料、长短、宽 度和厚度等因素有关。
纸的宽度与抗弯曲能力。
我们把纸横梁两端垫起一定的高度，使纸横梁受压，中部接 触到桌面作为弯曲的标准，用承载垫圈的个数表示纸的抗弯曲能 力。（薄纸板的纸 ）
.纸的宽度与抗弯曲能力的实验
• （1）准备纸横梁。 选用的纸不能太薄，一般来说，选用0.5毫米左右厚 的卡纸，即通常称为薄纸板的纸合适。将纸裁成长大约 2５厘米，宽分别是３厘米、６厘米、12厘米的纸条。 • （2）为了纸条不被过度弯曲而能够多次使用，在实验 中，纸条垫起的高度要控制在2厘米左右。每次实验以 纸条中部接触到桌面为最大弯曲度，这时承载的垫圈数 为它的抗弯曲能力。 • （3）这个对比实验应该怎样做，应控制哪些条件不变。 除纸横梁厚度、长度相同，弯曲程度相同外，纸横梁架 空的长度也要相同（纸条架空长度可控制在20厘米左 右），垫圈都要放在中间位置，都要轻轻地放。实验改 变的只是纸的宽度。为了便于比较，我们要成倍地变化。 • （4）在第一次测试后，猜想一下，宽度增加一倍抗弯 曲能力是多少？宽度增加两倍呢？先预测后实测。
分析数据，描述纸的厚度与抗弯曲能力的关系
2 1
3
5
5 12
发现厚度增加，梁的抗弯曲能力大大增加。
厚度对抗弯曲能力的影响
实验内容
我们的猜测
纸的厚度与抗弯曲能力
纸的抗弯曲能力与纸的厚度有关。 纸的厚度（1倍厚，2倍厚，4倍厚） 纸的材料、长度、宽度，纸架空 的间距，纸的弯曲程度，单个垫 圈的重量，放垫圈的位置等
2007年美国一桥 梁坍塌，５０多辆 汽车坠河, 造成至 少6人死亡。
广东九江大桥垮 塌，4辆车坠河， 9人遇难。
你发现了什么问题？
•通过观察发现：柱子承受的 压力是要把柱子压短、压碎， 这当然是很不容易的。横梁 承受的压力要把横梁压弯、 压断，这就比较容易了。所 以，研究横梁抗弯曲能力就 很重要了。
B）。
A、增强
B、改变
C、减弱
形状与抗弯曲能力
4、用同样的材料做电线杆，做成（ B ）比较好。
A、空心的方形的 B、空心的圆形的 C、实心的圆形的 ）。
5、将同一块砖按照下图中三种不同的方式放置，最稳定的是（ B A、 B、 C、
6、下列有关物体抗弯曲能力的说法中正确的是（ C ）。
Ａ、物体抗弯曲能力只与物体的厚度有关
两本；直尺一根
形状
实验需要材料： 5张同样大小、厚薄的纸；相同大小重物若干个；科学书
需要改变的条件：
抗弯曲能力 不改变的条件： 垫起纸高度不变；弯曲的标准不变；纸架空的距离不变；
放重物的位置不变。
操作方法：
按上图所示改变纸的形状；在不改变上面条件的前提下进行 实验，记录实验数据。
实验结果：
改变形状，可以增强材料的抗弯曲能力。
O
口
L
W
工
U
思考：
1、为什么有的钢材或铝材做成 “T”“U”“L”“工”字或“口”字等形状？ 2、这些形状与抗弯曲能力有关吗？
形状与抗弯曲能力的研究
实验题： 为了增强薄形材料抗弯曲的能力，我们可以将材 料做成哪些形状，请画出来。
W
形状与抗弯曲能力的研究
1.纸梁放在两个桥墩的中间。 2.只改变纸梁的形状
1、仔细观察瓦楞纸 板在结构上有什么 特点？
2、这样的结构 有什么用？
瓦楞纸板一共有几层？每层的厚薄、软硬、 形状 如何？抗弯曲能力怎样？
同一薄型材料：
பைடு நூலகம்
改变形状，可以增强材料的抗弯曲能力。
增加厚度是能大大增强材料的抗弯曲能力的。
把同一薄型、不同形状的材料叠在一起，大 大增加了其承重能力
形状与抗弯曲能力