第1节 建筑结构与功能 第1课时（导学案）科学浙教版2024八年级上册

第1节 建筑结构与功能（第1课时）（导学案） 1、认识建筑结构的类型、受力特点及形变形式，建立结构与功能相适应的认知。 2、通过分析结构受力与形变，学会运用分类、归纳等方法探究建筑结构的规律。 3、感受建筑结构的科学价值与美学价值，培养对工程技术的探究兴趣和创新意识。 1、了解建筑结构的三种主要类型及核心特征。（重点） 2、理解不同结构的受力特点及力的传递方式。（难点） 1、依据受力情况，建筑结构一般可分为框架结构、 和实体结构。 2、框架结构的核心特征是以刚性的 作为梁和柱组成的结构，支撑空间而不充满空间。 3、当物体受到不同力的作用时，会产生拉伸、压缩、 等形变类型。 4、三角形桁架结构受力时，部分杆件被压缩，部分杆件被 ，从而实现力的传递与平衡。 1、判断下列建筑的结构类型 建筑图示 结构类型 2、探索活动 （1）取一根长20cm、直径2cm的弹性橡胶棒，将橡胶棒当作结构的构件。 （2）用两手抓住橡胶棒两端，用力向外拉伸，观察橡胶棒因受拉而产生的形变。 （3）用两手抓住橡胶棒两端，用力向内挤压，观察橡胶棒因受压而产生的形变。 （4）将橡胶棒两端支起来，中间悬空，用力向下压橡胶棒的中部，观察橡胶棒因中部受压力而产生的形变。 3、思考与讨论：跳水的跳板用弹性材料做成，其一端固定，运动员站在另一端，跳板发生形变，产生弹力帮助运动员起跳。请分析跳板的形变情况。 4、思考与讨论：请分析图中石拱桥A、B、C、D四处石块的受力情况。 1．下列建筑中属于壳体结构的是(　　) A．钱塘江大桥 B．埃及金字塔 C．国家大剧院屋顶 D．古城墙 2．如图所示，为解决好学生 午休问题，学校购置了一 批“秒变”躺椅的课桌椅，从力学的形态上分类，该课桌椅的主体结构属于 (　　) A．框架结构 B．绳索结构 C．壳体结构 D．实体结构 3．框架结构的组成构件通常是 (　　) A．柔性绳索 B．刚性杆件(梁和柱) C．多层薄板 D．实心混凝土块 4．在建筑中，使用拱形结构的主要目的是（　　） A．节省建筑材料 B．美观大方 C．将压力向下和向外传递给支座 D．施工方便 5．如图所示的沙滩伞，以下说法不符合事实的是 （　　）。 A．沙滩伞的设计需要考虑防水性、稳定性等多方面因素 B．在制作沙滩伞过程中，要应用到多项技术 C．沙滩伞的伞面有许多三角形结构，起到了更稳固的作用 D．沙滩伞的上大下小设计利于提高抗风能力 6．建筑结构的类型。 （1）框架结构：以　 　作为梁和柱组成的结构。如：钱塘江大桥。 （2）壳体结构：层状的结构，由若干块薄板组成，薄板做成具有　 　的外形。如：国家大剧院。 （3）实体结构：结构体本身是　 　的结构。如：桥墩、房屋的基座、雕塑的基座、城墙等。 7．试验表明，当物体受到不同的力的作用时，会产生　 　 、　 　 、　 　等形变。通常情况下，结构的构件可能会同时受到多个力的作用，此时，该构件会产生多种形式的　 　。 8．小宇设计制作了一个自动升旗控制系统的模型，该模型由声音播放电路、定时电路、电机调速电路和滑轮机械装置构成，可以实现在播放音乐的时间内，控制旗子匀速上升到旗杆顶端。为了使模型显得更为整洁美观，小宇等同学在老师的建议下，又设计制作了升旗台，将旗杆固定在升旗台上，将电池、电路板、电机等隐藏在升旗台内，同时还进行了性能测试，编写了设计报告。 （1）从形态方面考虑，升旗台属于　 　(填“实体结构”“框架结构”或“壳体结构”)。 （2）测试显示，该模型有很好的稳定性，其主要原因是　 　。 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第1节 建筑结构与功能（第1课时）（导学案） 1、认识建筑结构的类型、受力特点及形变形式，建立结构与功能相适应的认知。 2、通过分析结构受力与形变，学会运用分类、归纳等方法探究建筑结构的规律。 3、感受建筑结构的科学价值与美学价值，培养对工程技术的探究兴趣和创新意识。 1、了解建筑结构的三种主要类型及核心特征。（重点） 2、理解不同结构的受力特点及力的传递方式。（难点） 1、依据受力情况，建筑结构一般可分为框架结构、壳体结构和实体结构。 2、框架结构的核心特征是以刚性的杆作为梁和柱组成的结构，支撑空间而不充满空间。 3、当物体受到不同力的作用时，会产生拉伸、压缩、弯曲等形变类型。 4、三角形桁架结构受力时，部分杆件被压缩，部分杆件被拉伸，从而实现力的传递与平衡。 1、判断下列建筑的结构类型 建筑图示 结构类型 框架结构 壳体结构 实体结构 2、探索活动 （1）取一根长20cm、直径2cm的弹性橡胶棒，将橡胶棒当作结构的构件。 （2）用两手抓住橡胶棒两端，用力向外拉伸，观察橡胶棒因受拉而产生的形变。 （3）用两手抓住橡胶棒两端，用力向内挤压，观察橡胶棒因受压而产生的形变。 （4）将橡胶棒两端支起来，中间悬空，用力向下压橡胶棒的中部，观察橡胶棒因中部受压力而产生的形变。 3、思考与讨论：跳水的跳板用弹性材料做成，其一端固定，运动员站在另一端，跳板发生形变，产生弹力帮助运动员起跳。请分析跳板的形变情况。 跳板会发生弯曲，上部被拉伸，下部被压缩。 4、思考与讨论：请分析图中石拱桥A、B、C、D四处石块的受力情况。 A处石块受到两侧石块的水平推力、桥面压力和自身重力，处平衡状态；B、C处石块受相邻石块的反作用力，形成力的传递，水平分力抵消，竖直分力与重力平衡；D处石块受地基的支持力和水平力，同时受到上方石块的压力和自身重力而处于平衡。 1．下列建筑中属于壳体结构的是(　　) A．钱塘江大桥 B．埃及金字塔 C．国家大剧院屋顶 D．古城墙 【答案】C 【解析】 A、钱塘江大桥属于框架结构，由梁、柱等构件组成，并非壳体结构，故该选项错误。 B、埃及金字塔属于实心结构，通过自身厚重的材料承受荷载，并非壳体结构，故该选项错误。 C、国家大剧院屋顶采用曲面形态的壳体结构，利用曲面分散外力，属于壳体结构，故该选项正确。 D、古城墙属于实心结构，通过厚重的墙体承受荷载，并非壳体结构，故该选项错误。 2．如图所示，为解决好学生 午休问题，学校购置了一 批“秒变”躺椅的课桌椅，从力学的形态上分类，该课桌椅的主体结构属于 (　　) A．框架结构 B．绳索结构 C．壳体结构 D．实体结构 【答案】A 【解析】框架结构是由梁、柱等构件通过一定的连接方式组成的结构，能够支撑和传递荷载。从图中课桌椅的主体结构来看，是由多个杆件等组成的类似框架的结构，符合框架结构的特点。而绳索结构主要依靠绳索受力；壳体结构通常是曲面形的薄壁结构；实体结构是实心的结构，课桌椅主体结构不符合后三者的特点，所以属于框架结构。 3．框架结构的组成构件通常是 (　　) A．柔性绳索 B．刚性杆件(梁和柱) C．多层薄板 D．实心混凝土块 【答案】B 【解析】框架结构是由梁和柱通过节点连接而成的结构体系，梁和柱都属于刚性杆件，能够承受弯矩、剪力和轴力等，从而实现对建筑的支撑和荷载传递。柔性绳索（A选项）一般用于索结构等，不适合作为框架结构的主要组成构件；多层薄板（C选项）更多用于板材结构相关，不是框架结构的典型构件；实心混凝土块（D选项）通常作为填充、配重等，也不是框架结构的组成构件。 4．在建筑中，使用拱形结构的主要目的是（　　） A．节省建筑材料 B．美观大方 C．将压力向下和向外传递给支座 D．施工方便 【答案】C 【解析】 A、节省建筑材料不是使用拱形结构的主要目的，拱形结构的主要优势在于受力，故该选项错误。 B、美观大方不是使用拱形结构的主要目的，拱形结构的核心价值是承重，故该选项错误。 C、拱形结构在建筑中使用的主要目的是将压力向下和向外传递给支座，从而增强结构的承重能力，故该选项正确。 D、施工方便不是使用拱形结构的主要目的，拱形结构施工并不一定更方便，其重点在受力，故该选项错误。 5．如图所示的沙滩伞，以下说法不符合事实的是 （　　）。 A．沙滩伞的设计需要考虑防水性、稳定性等多方面因素 B．在制作沙滩伞过程中，要应用到多项技术 C．沙滩伞的伞面有许多三角形结构，起到了更稳固的作用 D．沙滩伞的上大下小设计利于提高抗风能力 【答案】D 【解析】 A、沙滩伞的设计需要考虑防水性（防止下雨时漏水）、稳定性（在风吹等情况下保持稳定）等多方面因素，故该选项正确。 B、在制作沙滩伞过程中，涉及到材料选择、结构设计、加工工艺等多项技术，故该选项正确。 C、沙滩伞的伞面有许多三角形结构，三角形具有稳定性，起到了更稳固的作用，故该选项正确。 D、沙滩伞上大下小的设计不利于提高抗风能力，上大下小在风吹时更容易被吹倒，故该选项错误。 6．建筑结构的类型。 （1）框架结构：以　 　作为梁和柱组成的结构。如：钱塘江大桥。 （2）壳体结构：层状的结构，由若干块薄板组成，薄板做成具有　 　的外形。如：国家大剧院。 （3）实体结构：结构体本身是　 　的结构。如：桥墩、房屋的基座、雕塑的基座、城墙等。 【答案】（1）刚性的杆 （2）曲面轮廓 （3）实心 【解析】 （1）框架结构的组成：框架结构是由刚性的杆作为梁和柱来组成的结构，这种结构能较好地承受荷载，像钱塘江大桥就采用了框架结构。 （2）壳体结构的外形：壳体结构属于层状结构，由若干块薄板组成，薄板被做成具有曲面轮廓的外形，这样的结构可以有效分散荷载，国家大剧院就运用了壳体结构。 （3）实体结构的特点：实体结构的本身是实心的结构，它具有较大的强度和稳定性，能够承受较大的压力等，桥墩、房屋的基座等都属于实体结构。 7．试验表明，当物体受到不同的力的作用时，会产生　 　 、　 　 、　 　等形变。通常情况下，结构的构件可能会同时受到多个力的作用，此时，该构件会产生多种形式的　 　。 【答案】拉伸；压缩；弯曲；形变 【解析】试验表明，当物体受到不同的力的作用时，会产生拉伸、压缩、弯曲等形变。拉伸形变是物体受拉力沿轴线被拉长的形变；压缩形变是物体受压力沿轴线被压缩变短的形变；弯曲形变是物体受垂直力或力矩使轴线变曲的形变。通常情况下，结构的构件可能会同时受到多个力的作用，此时，该构件会产生多种形式的形变组合。 8．小宇设计制作了一个自动升旗控制系统的模型，该模型由声音播放电路、定时电路、电机调速电路和滑轮机械装置构成，可以实现在播放音乐的时间内，控制旗子匀速上升到旗杆顶端。为了使模型显得更为整洁美观，小宇等同学在老师的建议下，又设计制作了升旗台，将旗杆固定在升旗台上，将电池、电路板、电机等隐藏在升旗台内，同时还进行了性能测试，编写了设计报告。 （1）从形态方面考虑，升旗台属于　 　(填“实体结构”“框架结构”或“壳体结构”)。 （2）测试显示，该模型有很好的稳定性，其主要原因是　 　。 【答案】（1）壳体结构 （2）重心低或支撑面积大 【解析】 （1）由图可知，升旗台属于壳体结构，由若干薄块组成。 （2）该升旗台重心低、支撑面积大，所以稳定性好。 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $