六年级科学第二单元

第二单元 第一课 抵抗弯曲

1、么是结构

从力学角度来说, 结构是指可承受一定力的架构形态, 它可以抵抗能引起形状和大小改变的力。 一个结构必须要能够支撑自身的重量以及重物的重量。

（1）实体结构

实心结构受力特点：外力分布在整个体积中，实体结构可以连续传递载荷，适于承受压力。

（2）框架结构

细长的构件受力特点：支撑空间而不充满空间。

框架结构是由杆件或板件连接而成的，构件可以是空心，也可以是实心；可以是平面框架，也可以是空间框架。由于这种结构用料少，可以承受多种载荷，因此应用很广泛。

（3）壳体结构

层状结构受力特点：外力作用在结构体的表面上。

壳体结构是用薄壁壳状构件来替代空间框架而形成的一种空间结构。由于它可以将作用在其上的集中横向载荷分散为沿壳体的压力。因此在体育场馆建设中用得很多。

2、的常用结构及其承受力

斜拉结构：是将桥面用许多拉索直接拉在桥塔上，是由承压的塔、受拉的索和承弯的梁体组合起来的一种结构体系。拉索承担主要的受力，梁体尺寸较小，使桥梁的跨越能力增大，受桥下净空和桥面标高的限制小。

刚架结构：上部结构和下部结构连成整体的框架结构。在垂直荷载作用下，框架底部除了产生竖向反力外，还产生力矩和水平反力。常见的刚架桥有门式刚架桥和斜腿刚架桥等、3、结构的关系

不同结构的承受力是不同的，我们可以这样说，结构决定承受力。比如，同一种木材我们可以用它来做成三角形物体，也可以做成四边形物体，三角形物体的承受力就大一些.不同结构的承受力是不同的，我们可以这样说，结构决定承受力。比如，同一种木材我们可以用它来做成三角形物体，也可以做成四边形物体，三角形物体的承受力就大一些。在结构相同的情况下，承受力与材料也有一定关系。

折叠和弯曲为什么能够提高材料的承受力

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折叠和弯曲可以提高材料的承受力，折叠和弯曲成不同的形状，其承受力也不相同。长方形截面的横梁立放比平放能提高承受力。分散摆放重物，增大受压面积可以提高纸的承受力。折叠和弯曲实际上是增大了物体的受力面积，所以折叠和弯曲能够提高材料的承受力。

桥梁的分类

桥梁种类众多，按用途分有铁路桥、公路桥、公铁两用桥、人行桥、运水桥（渡槽）及其他专用桥梁等。

按结构体系分类是以桥梁结构的力学特征为基本着眼点，对桥梁进行分类的。这样有利于把握各种桥梁的基本特点，也是桥梁工程学习的重点之一。以主要的受力构件为基本依据，可分为梁式桥、拱式桥、刚架桥、斜拉桥、悬索桥等。

第二课 形状与抗弯曲能力

桥梁为什么要建成拱形

采用圆弧拱形式的拱形桥梁之所以比直线桥梁坚固，是因为拱形桥梁的形状为圆弧形。圆弧形具有把所加的力均匀地分散开的特点。因此，当给予相同的压力时，能够分散压力的拱形桥梁比直线桥梁更为坚固。隧道制成拱形，也是这个道理。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37.02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.

为什么三角形更具稳定性

任取三角形两条边，则两条边的非公共端点被第三条边连接。第三条边不可伸缩或弯折，两端点距离固定，这两条边的夹角固定。换句话说， 只要三角形三条边的长度固定，这个三角形的形状和大小也就完全确定，三角形的这种性质叫做三角形的稳定性。这就是说，三角形的稳定性不是“拉得动、拉不动”的问题，其实质应是“三角形边长确定，其形状和大小就确定了”。所以三角形具有稳定性。

为什么框架结构中有很多三角形

生活中有很多三角形应用的例子，如自行车的车架、房屋的金字架、三角支架（照相机的）、电视塔架底座、厦门市海沧大桥、上海东方明珠电视塔、法国埃菲尔铁塔等。在这些

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框架结构中，大量应用三角形，增加了这些建筑物的支持点，提高了这些建筑物的承受力。三角形的加入提高了这些建筑的稳定性。

“工”字形钢材的优点及应用

工字钢也称钢梁，是截面为工字形的长条钢材，是型钢的一种。这种钢材具有侧向刚度大，抗弯能力强，两表面相互平行、连接构造方便、省劳力、重量轻、节省钢材等优点。

工字钢广泛应用于各种建筑结构和桥梁，主要用于承受横向弯曲的杆件，但不宜单独用作轴心受压构件或双向弯曲的构件。

第三课 拱形的力量

拱型桥的结构原理

拱形结构的核心部位是中心，称为拱心石，每座拱桥都必须找坚固的石材作为拱心石，这是必不可少的。拱心石受力后把力分向两边，一直传到地面，所以拱桥两边都会有坚固的桥墩做支撑。拱桥的两边产生反作用力，向拱心石挤去。汇集到拱心石的力大小相等，互成角度。根据力的合成，被分散后的力再一次减小了。所以说这种结构是越压越稳定的。

同样多的材料制成空心管和实心管，为什么粗空心管承受的力大，细实心管承受的力小？

空心管的受力面积大，管的四周都可受力。而实心管的受力面积很小，可以认为是一个点或一条线在受力。空心管受力面积大，可以认为四周均匀受力，相互平衡，这样就可以承受很大的力。空心管增大了抗弯和抗断能力，而且降低了自身重量，所以粗的空心管能承受的力比较大。

第四课 找拱形

古今中外一些著名建筑结构的介绍

悉尼歌剧院

悉尼歌剧院是澳大利亚的标志性建筑。自从建筑师罗伯特·斯丹用自然流畅的线条勾勒出她宛如天鹅般高雅的外形后，悉尼歌剧院便成了澳洲乃至世界上最著名的歌剧院之一。她

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建筑造型新颖奇特、雄伟瑰丽，外形犹如一组扬帆出海的船队，也像一枚枚屹立在海滩上的洁白大贝壳，与周围海上景色浑然一体，富有诗意，已成为悉尼的标志。

悉尼歌剧院1959年3月破土动工，历时14年，耗资1亿多澳元，1973年10月落成揭幕。英国女王伊丽莎白二世专程前往剪彩。 悉尼歌剧院整个建筑占地1.84公顷，长183米，宽118米，高67米，相当于20层楼的高度。它建在一座很高的混凝土平台上，门前大台阶宽90米，桃红色花岗石铺面。据说是当今世界上最大最长的室外水泥阶梯。

整个歌剧院分为三个部分：歌剧厅、音乐厅和贝尼朗餐厅。歌剧厅、音乐厅及休息厅并排而立，建在巨型花岗岩石基座上，各由4块巍峨的大壳顶组成。这些“贝壳”依次排列，前三个一个盖着一个，面向海湾依抱，最后一个则背向海湾侍立，看上去很像是两组打开盖倒放着的蚌。高低不一的尖顶壳，外表用白格子釉磁铺盖，在阳光照映下，远远望去，既像竖立着的贝壳，又像两艘巨型白色帆船，游弋在蔚蓝色的海面上，故有 “船帆屋顶剧院”之称。那贝壳形尖屋顶是由2194块每块重15.3吨的弯曲形混凝土预制件，用钢缆拉紧拼成的，外表覆盖着105万块白色或奶油色的瓷砖。

休息室设在壳体开口处，配有大片玻璃墙面，由2000多块高4米，宽2.5米的法国制造的玻璃板镶成，临墙眺望，白天绚丽的悉尼湾风光一览无遗；夜晚市内的万家灯火尽收眼底。

埃菲尔铁塔

埃菲尔铁塔是一座于1889年建成，位于法国巴黎战神广场上的露空结构铁塔，高320 米。埃菲尔铁塔得名于它的设计师桥梁工程师居斯塔夫·埃菲尔。铁塔设计离奇独特，是世界建筑史上的技术杰作，因而成为法国和巴黎的一个重要景点和突出标志。

埃菲尔铁塔分为三层，从塔座到塔顶共有1711级阶梯，分别在离地面57米、115米和 276米处建有平台。据说，该塔共用去钢铁7000吨，12000个金属部件由250万只铆钉相连接。1889年5月15日，为给世界博览会开幕式剪彩，铁塔的设计师居斯塔夫·埃菲尔亲手将法国国旗升上铁塔的300米高空。人们为了纪念他对法国和巴黎的这一贡献，特别还在塔下为他塑造了一座半身铜像。

2004年1月16日，为申办2012年夏季奥运会，法国巴黎市政府特意在埃菲尔铁塔上介绍了其为申奥所做的准备情况，而埃菲尔铁塔更成为了法国申奥的“天然广告”。

为什么电灯泡要做成拱形

球形可以看成是若干个拱形的组合，球形各个方向上都是拱形的。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。巨大的储油罐做成球形就是这个道理。电灯泡为了更透光，玻璃壳很薄，但做成球形后它就比较坚固了。

鸡蛋能承受多大的力，其形状有什么意义人们有时会打赌——谁能用一只

手把鸡蛋捏碎？血气方刚的小伙子急着上阵，但总是一个个败下阵来。人们不得不承认，鸡蛋能承受很大的力。 英国消防队员为了试验鸡蛋的受力，把一辆救火用的消防车停在草地上，伸直救火梯子，消防队员从离地21米高的救火梯顶端向草地扔下10个鸡蛋，出乎意料的是只破了3个。英国皇家空军飞行员也对鸡蛋能承受多大的力产生了兴趣，他们把直升机停在离草地46米高的空中，向草地扔下18个鸡蛋，结果也只破了3个。英国《每日快报》

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