的思考——结构的形状与结构的受力之间的关系)
活动步骤:
第一步:搭建一座平桥。
第二步:在平桥上逐个放置砝码,观察桥面的变化,记录桥的承载重量。 第三步:搭建一座拱形桥。
第四步:在拱形桥上逐个放置砝码,观察桥面的变化,记录桥的承载重量。 记录分析:拱桥与平桥相比,可以承受更大的力。
活动总结:结构的形状不同,其所能承受的压力的大小也不同。
【师】那么对于更加复杂的结构来说,结构的形态与结构的受力有着怎样的关系呢?
第三部分:结构的类型
呈现多种不同结构类型的实物图片,引导学生对其进行归类。
【师】结构的类型有哪几种?(让学生对结构的类型有个初步的认识) 根据物体的结构形态,通常将结构分为实体结构、框架结构和壳体结构三种基本类型。
实体结构:通常指结构体本身是实心的结构。它的受力特点是,外力分布在整个体积之中。
图1.1-4-a 实体结构
图1.1-3-b拱桥
框架结构:通常指结构体由细长的构件组成的结构。其特点是,支撑空间而不充满空间。
壳体结构:通常指层状的结构。它的受力特点是,外力作用在结构体的表面上。
图1.1-4-c 壳体结构
图1.1-4-b 框架结构
在生产和生活实际中,很多物体的结构是由两种或两种以上的基本结构类型组合而成的,如埃菲尔铁塔,它的塔腿由石砌礅座组成,塔身由钢铁部件的框架组成。(展示图片)
演示试验2:鸡蛋承受压力试验
试验目标:了解壳体结构的受力特点。 试验步骤:
第一步:将3只矿泉水瓶盖以三角形状摆放在桌面上。
第二步:将鸡蛋分别立于瓶盖上,再在
图1.1-5 鸡蛋承受压力试验
鸡蛋上盖上另外3只瓶盖。
第三步:取一木板放在瓶盖上面,轻轻将砖头或石板压在木板上(砖头或石板应放在鸡蛋所组成的三角形的中部)。
试验总结:蛋壳属于壳体结构,其两端的拱形使压力沿拱形分散,从而能承受较大的压力。壳体结构的抗压能力很强。
拓展:如果鸡蛋的放置方式不同,试验结果还会一样吗? (三)课堂小结
1. 结构:结构是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列。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。
2. 构件:一个较复杂的结构由许多不同的部分组成,这些组成部分通常称为构件。构件的受力形式多种多样,基本受力形式有拉力、压力、剪切力、扭转力和弯曲力,很多情况下,构件可能同时受到几种不同形式的力的作用。
3. 结构的类型:根据物体的结构形态,通常将结构分为实体结构、框架结构和壳体结构三种基本类型。
实体结构通常指结构体本身是实心的结构。其受力特点是外力分布在整个体积中。
框架结构通常是指结构体由细长的构件组成的结构,其受力特点是支撑空间而不充满空间。
壳体结构通常是指层状的结构,其受力特点是外力作用在结构体的表面上。 (四)巩固活动设计 利用竹签搭建一个框架结构
给每组学生分发规格相同、数量相同的竹签,让学生利用给定的竹签设计并搭建框架。看哪一组学生搭建的框架覆盖面积大,而且承受力的本领好。
说明:竹签的数量要足够多。 (五)布置作业
1. 对相片架进行结构设计,画出设计草图,并进行受力分析。
2. 指出表中所列物体的结构类型,在对应栏下打“√”,并写出受力特点。 物体结构 栅栏 圆形陶瓷装饰品 冰山 高层建筑的穹顶 钢化玻璃锅盖 竹排 汽车外壳 人的头盖骨 古罗马斗兽场 实体结构 框架结构 壳体结构 组合结构 受力特点 表1.1-2 物体的结构类型
3. 生活中,有哪些物体的结构分别属于实体结构、框架结构和壳体结构?有哪些物体的结构是由多种结构组合而成的?
4. 利用我们身边的材料,如秸杆、火柴棍、橡皮泥、蛋壳等,制作实体结构、框架结构和壳体结构模型,并简述这些结构的受力特点。
5. 请分析,当出现交通事故时,摩托车手的头盔是如何避免外力对头骨的撞击的?汽车的安全气囊又是如何保护驾驶员的?