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(共21张PPT)
第五单元 仿生
18.蛋壳与薄壳结构
教学目标
├─科学观念
│　├─●认识拱形、薄壳结构；知道拱形可以把压力向两侧分解；
│　├─●薄壳结构用料少、抗压能力强；了
│　└─●解蛋壳启发人类发明薄壳结构，能说出拱桥、国家大剧院、安全帽等实例。
├─科学思维
│　├─●通过观察图片、分析模拟实验，建立 “蛋壳拱形结构→仿生薄壳产品” 的逻辑；
│　└─●能解释拱形为什么承重能力更强。
├─探究实践
│　├─●能够观察课本图片，看懂平桥拱桥对比实验、蛋壳系列模拟实验；
│　└─●能根据实验现象，归纳拱形、薄壳结构的受力特点。
└─态度责任
　　├─●感受仿生技术的魅力，体会拱形、薄壳结构在建筑、生活中的价值；
　　└─●愿意观察身边拱形、薄壳结构物品。
在蛋壳上画一条线，从侧面观察这条线是什么形状的。
外形为弧形的建筑结构称为拱。
古今中外有许多建筑使用了这种结构。
陕西窑洞
鸡蛋
(1)在蛋壳上画一条线，这条线是什么形状的？或者说像什么？
这条线是拱形，蛋壳曲面可以看成由无数的拱形拼接而成。
赵州桥位于河北赵县，由隋代工匠李春设计建造，迄今已有1400多年。全桥设有1个大拱和4个小拱，是世界上现存年代最久远、跨度最大、保存最完整的单孔坦弧敞肩石拱桥。
重庆朝天门长江大桥横跨长江上游，连接重庆两江新区与南岸区。552 米的主跨在建成时刷新了当时的世界纪录，标志着我国大跨度拱桥技术跻身世界领先行列。
重庆朝天门长江大桥
赵州桥
古罗马斗兽场
巴黎凯旋门
欧洲广场建筑
古罗马万神殿
古罗马万神殿
外国古代建筑
陕西窑洞
赵州桥
北京永定门城楼
颐和园十七拱桥
中国古代建筑
探究拱承重的秘密。
◎做比较平桥和拱桥承重能力的模拟实验。
1.用两张A4纸分别做成平桥和拱桥的桥面，保持桥墩跨度相同，往桥面中间逐个加相同的木块。
2.画出平桥和拱桥桥面形状的变化。
木块数 1个 2个 3个 4个
平桥桥面
拱桥桥面
微微弯曲
弯曲变大
快要坍塌
坍塌
几乎不变形
轻微下压
形状基本保持
形变很小
结论：拱桥的承重能力比平桥更强。拱形会把受到的向下的压力，分解向两侧传递到桥墩上，所以能承受更大重量。
探究拱承重的秘密。
◎尝试用箭头标出拱将压力分解的方向。
假如拱的两侧没有坚实的基础，拱的承重力还会这么大吗
如果拱的两侧没有坚实的基础，拱受到压力就会向
两边撑开，承重能力会大大下降，不能承受很重的物体。
拱受到向下的压力时可以将压力顺着拱的方向传递分散，这样拱就能承受更多的压力。
拱为什么能承受巨大的压力？
视频：南京的无梁殿
一只手
两只手
实验一：用手能把1枚生鸡蛋握碎吗
视频：握鸡蛋
探究蛋壳承重的奥秘
脆弱的4枚鸡蛋所能承受的重量远超你的想象。
实验二：你觉得4枚鸡蛋能承受多少千克的重物？
视频：4个鸡蛋
探究蛋壳承重的奥秘
蛋壳外凸的一侧抗压能力更强
实验三：哪种情况下，蛋壳不容易被戳破？
探究蛋壳承重的奥秘
实验四：经过蛋壳上某一点画拱，你能发现蛋壳承重的奥秘吗
通过以上四个实验，得出结论：蛋壳是拱形结构，拱形能把受到的压力分散到蛋壳的各个部分，所以薄薄的蛋壳也可以承受比较大的压力。
蛋壳曲面可以看成由无数的拱拼接而成。
探究蛋壳承重的奥秘
人类从蛋壳这样的天然壳体中受到启发，利用混凝土、钢筋等材料的可塑性，将各种形式的薄壳结构运用到大跨度的建筑中。这些薄壳结构的建筑具有用料少、抗压能力强等优点，同时具有较好的结构美感和空间效果。
国家大剧院
薄壳结构
头盔是日常生活中很常见的薄壳结构物品。无论是人们骑行，还是建筑工人去工地、消防员去抢险现场，凡是存在头部遭撞击风险的场合，都一定要戴上安全头盔——它能在关键时候保护我们的大脑，这是一顶“生命保护罩”。
薄壳结构
找一找生活中的拱或薄壳结构的物品。
灯泡
石拱门
雨伞
工程师从蛋壳中得到启示，发明了轻薄抗压的薄壳结构。
下 课
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