第1节 建筑结构与功能 第2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2课时）（导学案） 1、认识建筑结构的稳定性、强度等核心特性，明确结构与功能的关联。 2、通过实验分析影响建筑结构功能的因素，掌握科学研究的基本方法。 3、感受建筑结构的实用与美感，增强对工程技术的探究兴趣和创新意识。 1、了解建筑结构稳定性、强度的概念及影响因素。（重点） 2、理解不同因素对结构功能的综合影响。（难点） 1、结构在外力作用下维持原有平衡状态的能力叫作结构的 ，其关键影响因素包括重心高低、支撑面大小和 。 2、三角形是所有几何形状中最坚固、稳定的结构，在框架结构中加入支撑杆件构成多个三角形，可显著提升结构的 。 3、相同材料制成的框架构件，截面形状不同承受力也不同，其中 截面抗弯强度高，适合长跨度结构； 截面抗侧移、抗扭转能力较好，适合竖向承重构件。 4、建筑的结构决定其功能，而功能的实现需要相应的结构来保障，同时良好的结构设计还应兼顾实用性、 和文化内涵等。 1、探索活动 （1）把四根短木棒钉起来，形成一个长方形结构，在一个角上施加作用力 F，观察长方形结构是否比较容易变成平行四边形结构。 （2）把三根短木棒钉起来，形成一个三角形结构，在一个角上施加作用力 F，观察三角形结构是否比较容易发生形变。 实验现象： 。 实验结论： 。 2、思考与讨论：图中是某建筑中使用的钢材，请画出所用钢材的截面图示。查找资料，说一说这样的截面有什么好处。 3、思考与讨论：在制作混凝土梁的时候，为什么要在混凝土中加入钢筋？ 1．房屋、桥梁、塔等各种建筑都有结构。关于结构一词，下列说法中不正确的是（　　） A．结构指组成事物的各部分之间的有序搭配和空间排列 B．结构存在于人类创造的各种事物中，而自然界中并不存在 C．不同的事物往往具有不同的结构 D．不同的结构具有不同的功能 2．关于结构的功能，下列说法不正确的是（　　） A．所有结构的主要功能都是承受力 B．有些结构的功能是为了分隔空间，如墙壁 C．有些结构的功能是为了美观，如雕塑 D．结构的功能与其形状和材料密切相关 3．结构的稳定性指结构在外力的作用下维持其原有的平衡状态的能力。为增强建筑结构的稳定性，下列说法中，正确的是（　　） A．建筑结构的重心越低、支撑面越大，其结构越稳定 B．混凝土同时具有较好的抗压性和抗拉性 C．四边形结构通过增加竖杆的数量可增强其稳定性 D．混凝土中加入钢筋可增强抗压性以提升其强度 4．结构能够承受一定的力，能够通过形变来抵抗力的作用。每个结构都需要承受一定大小的力的作用。下列说法中，正确的是（　　） A．用相同的材料制作的不同形状的结构，能够承受力的大小相同 B．用不同的材料制作的形状相同的结构，能够承受力的大小相同 C．由于自身重力的原因，将钢材竖直放置时长度会一定程度缩短 D．横梁水平放置时承受竖直方向的力，横梁的下侧产生压缩形变 5．如图所示，预制板是20世纪早期建筑当中用的楼板，属建筑工程模件或板块。因为是在预制场生产加工成型的混凝土预制件，直接运到施工现场进行安装，所以叫预制板。预制板在建筑上的用处很多，如公路旁边的水沟上盖住的水泥板、房顶上做隔热层的水泥板都是预制板。下列说法中，不正确的是（　　） A．预制板如建筑积木，减少了现场施工时间，提高了施工效率 B．用预制板建造的房子比框架结构、剪力墙结构的房子的抗震能力差 C．预制板常做成空心，可节省材料、减轻质量，但隔音、隔热效果不佳 D．为提升抗弯曲能力，设计生产时一般在预制板的上侧增加钢筋的数量 6．小明家附近要建一个水库，他构思了四种混凝土拦水坝方案，方案中圆圈的大小表示钢筋的粗细，虚线表示水。混凝土抗压强度远大于抗拉强度，钢筋抗拉强度大于抗压强度。从结构强度的角度分析，下列方案中，合理的是（　　） A． B． C． D． 7．如图所示为球门框架的示意图。图中四个尺寸中，是从稳定性角度考虑的是(　　) A．① B．② C．③ D．④ 8．如图是建筑工程中承重钢筋混凝土梁柱的结构示意图，主要利用的钢筋的物理属性是　 　(填“密度”或“抗拉强度”)，在搭建钢筋框架时应该将受力钢筋放在梁柱的　 　(填“上层”或“下层”)。已知钢筋的密度为7.8g/cm3，则横截面积为长为10m的钢筋质量为 　 　kg。粗细均匀的某种物质单位长度的质量定义为线密度，现有直径8mm和16mm的两种钢筋，直径为　 　的钢筋线密度较大。 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2课时）（导学案） 1、认识建筑结构的稳定性、强度等核心特性，明确结构与功能的关联。 2、通过实验分析影响建筑结构功能的因素，掌握科学研究的基本方法。 3、感受建筑结构的实用与美感，增强对工程技术的探究兴趣和创新意识。 1、了解建筑结构稳定性、强度的概念及影响因素。（重点） 2、理解不同因素对结构功能的综合影响。（难点） 1、结构在外力作用下维持原有平衡状态的能力叫作结构的稳定性，其关键影响因素包括重心高低、支撑面大小和结构的形状。 2、三角形是所有几何形状中最坚固、稳定的结构，在框架结构中加入支撑杆件构成多个三角形，可显著提升结构的强度。 3、相同材料制成的框架构件，截面形状不同承受力也不同，其中工字形截面抗弯强度高，适合长跨度结构；口字型截面抗侧移、抗扭转能力较好，适合竖向承重构件。 4、建筑的结构决定其功能，而功能的实现需要相应的结构来保障，同时良好的结构设计还应兼顾实用性、美感和文化内涵等。 1、探索活动 （1）把四根短木棒钉起来，形成一个长方形结构，在一个角上施加作用力 F，观察长方形结构是否比较容易变成平行四边形结构。 （2）把三根短木棒钉起来，形成一个三角形结构，在一个角上施加作用力 F，观察三角形结构是否比较容易发生形变。 实验现象：四边形结构在力的作用下，很容易发生形状的改变；而三角形结构在力的作用下，其结构保持不变。 实验结论：三角形结构的稳定性比四边形结构强。 2、思考与讨论：图中是某建筑中使用的钢材，请画出所用钢材的截面图示。查找资料，说一说这样的截面有什么好处。 口字型：抗侧移、抗扭转能力较好，适合作为竖向承重构件。 工字形：抗弯强度高，水平布置可防止侧向失稳，适合长跨度结构。 3、思考与讨论：在制作混凝土梁的时候，为什么要在混凝土中加入钢筋？ 虽然混凝土具有较好的抗压性，但抗拉性比较差，借助钢材的抗拉性提升梁的强度。 1．房屋、桥梁、塔等各种建筑都有结构。关于结构一词，下列说法中不正确的是（　　） A．结构指组成事物的各部分之间的有序搭配和空间排列 B．结构存在于人类创造的各种事物中，而自然界中并不存在 C．不同的事物往往具有不同的结构 D．不同的结构具有不同的功能 【答案】B 【解析】 A、结构指组成事物的各部分之间的有序搭配和空间排列，A正确。 B、结构不仅存在于人类创造的各种事物中，自然界中也广泛存在结构，比如雪花的六角形结构、蜂巢的六边形结构等，B错误。 C、不同的事物往往具有不同的结构，例如桥梁有梁桥、拱桥、斜拉桥等不同结构，C正确。 D、不同的结构具有不同的功能，比如三角形结构具有稳定性，常用于建筑的支撑部分，D正确。 2．关于结构的功能，下列说法不正确的是（　　） A．所有结构的主要功能都是承受力 B．有些结构的功能是为了分隔空间，如墙壁 C．有些结构的功能是为了美观，如雕塑 D．结构的功能与其形状和材料密切相关 【答案】A 【解析】 A、结构的功能多样，并非所有结构的主要功能都是承受力，比如墙壁的主要功能是分隔空间，雕塑的主要功能是美观，故该选项错误。 B、有些结构的功能是为了分隔空间，如墙壁，墙壁可以将不同的空间区域分隔开来，该说法正确，故该选项正确。 C、有些结构的功能是为了美观，如雕塑，雕塑通过其造型、艺术设计起到美观装饰的作用，该说法正确，故该选项正确。 D、结构的功能与其形状和材料密切相关，比如同样是承受力的结构，钢材制作的和木材制作的，以及不同形状的，其承受力的能力等功能会有差异，该说法正确，故该选项正确。 3．结构的稳定性指结构在外力的作用下维持其原有的平衡状态的能力。为增强建筑结构的稳定性，下列说法中，正确的是（　　） A．建筑结构的重心越低、支撑面越大，其结构越稳定 B．混凝土同时具有较好的抗压性和抗拉性 C．四边形结构通过增加竖杆的数量可增强其稳定性 D．混凝土中加入钢筋可增强抗压性以提升其强度 【答案】A 【解析】 A、建筑结构的重心越低，就越不容易倾倒；支撑面越大，结构的稳定性也越好。就像一个大而矮的桌子比一个高而窄的桌子更不容易翻倒，A正确。 B、混凝土具有较好的抗压性，但抗拉性较差，B错误。 C、四边形结构是不稳定结构，增加竖杆的数量不能从根本上增强其稳定性，三角形结构具有稳定性，C错误。 D、混凝土中加入钢筋主要是为了增强其抗拉性，而不是抗压性，D错误。 4．结构能够承受一定的力，能够通过形变来抵抗力的作用。每个结构都需要承受一定大小的力的作用。下列说法中，正确的是（　　） A．用相同的材料制作的不同形状的结构，能够承受力的大小相同 B．用不同的材料制作的形状相同的结构，能够承受力的大小相同 C．由于自身重力的原因，将钢材竖直放置时长度会一定程度缩短 D．横梁水平放置时承受竖直方向的力，横梁的下侧产生压缩形变 【答案】C 【解析】 A、用相同材料制作的不同形状的结构，受力能力不同，能承受力的大小不同，故该选项错误。 B、用不同材料制作的形状相同的结构，由于材料力学性能不同，能承受力的大小不同，故该选项错误。 C、钢材自身有重力，竖直放置时会受到压力，长度会一定程度缩短，故该选项正确。 D、横梁水平放置承受竖直方向的力时，上侧产生压缩形变，下侧产生拉伸形变，故该选项错误。 5．如图所示，预制板是20世纪早期建筑当中用的楼板，属建筑工程模件或板块。因为是在预制场生产加工成型的混凝土预制件，直接运到施工现场进行安装，所以叫预制板。预制板在建筑上的用处很多，如公路旁边的水沟上盖住的水泥板、房顶上做隔热层的水泥板都是预制板。下列说法中，不正确的是（　　） A．预制板如建筑积木，减少了现场施工时间，提高了施工效率 B．用预制板建造的房子比框架结构、剪力墙结构的房子的抗震能力差 C．预制板常做成空心，可节省材料、减轻质量，但隔音、隔热效果不佳 D．为提升抗弯曲能力，设计生产时一般在预制板的上侧增加钢筋的数量 【答案】D 【解析】 A、预制板在预制场加工好后直接运到现场安装，就像建筑积木一样，这样大大减少了现场施工的时间，提高了施工效率，A正确。 B、预制板连接相对不够紧密，与框架结构、剪力墙结构相比，其整体性较差，所以抗震能力相对较弱，B正确。 C、预制板做成空心，能够节省材料，减轻自身质量，但是这种结构使得其隔音、隔热效果不太好，C正确。 D、预制板在承受压力时，下侧受到拉伸，上侧受到挤压，为了提高抗弯曲能力，设计生产时一般在预制板的下侧增加钢筋的数量，因为钢筋的抗拉能力强，而不是上侧，D错误。 6．小明家附近要建一个水库，他构思了四种混凝土拦水坝方案，方案中圆圈的大小表示钢筋的粗细，虚线表示水。混凝土抗压强度远大于抗拉强度，钢筋抗拉强度大于抗压强度。从结构强度的角度分析，下列方案中，合理的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【解析】如图选项为拱坝，为了将上游水带来的压力通过水坝结构传递给两岸以及坝地沿基，水坝需要将凸起的一面朝向上游位置；由于上游水压会将压力施加在迎水面上，背水面受到拉力，因此应该将粗钢筋置于背水面，细钢筋置于迎水面。 7．如图所示为球门框架的示意图。图中四个尺寸中，是从稳定性角度考虑的是(　　) A．① B．② C．③ D．④ 【答案】C 【解析】支撑面面积越大，稳定性越好，③尺寸是出于稳定性考虑。 8．如图是建筑工程中承重钢筋混凝土梁柱的结构示意图，主要利用的钢筋的物理属性是　 　(填“密度”或“抗拉强度”)，在搭建钢筋框架时应该将受力钢筋放在梁柱的　 　(填“上层”或“下层”)。已知钢筋的密度为7.8g/cm3，则横截面积为长为10m的钢筋质量为 　 　kg。粗细均匀的某种物质单位长度的质量定义为线密度，现有直径8mm和16mm的两种钢筋，直径为　 　的钢筋线密度较大。 【答案】抗拉强度；下层；3.9；16mm 【解析】 （1）在建筑工程中，钢筋混凝土梁柱主要利用钢筋的抗拉强度。钢筋的高抗拉强度能够有效抵抗梁柱在受力时产生的拉力，防止结构断裂。 （2）在搭建钢筋框架时，受力钢筋应放在梁柱的下层。因为梁在受力时，下层主要承受拉力，而上层主要承受压力，混凝土本身抗压能力强，但抗拉能力弱，因此需要将钢筋布置在下层以增强抗拉性能。 （3）横截面积为50mm2，长为10m的钢筋体积为V=SL=50×10-6m2×10m=5×10-4m3；质量为m=ρV=7.8×103kg/m3×5×10-4m3=3.9kg。 （4）直径8mm和16mm的两种钢筋， 它们的密度和长度相同，根据m=ρV=ρSh可知，16mm的钢筋的质量更大，则它的线密度更大。 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 $