浙教版八上科學 5.1 建筑的結構與工程（第2課時） 同步作業（教師版）

【新課標●新課堂】第1節建筑結構與功能（第2課時）同步作業（教師版）1.關于結構的功能，下列說法不正確的是（）A.所有結構的主要功能都是承受力B.有些結構的功能是為了分隔空間，如墻壁C.有些結構的功能是為了美觀，如雕塑D.結構的功能與其形狀和材料密切相關【答案】A【解析】結構的功能多樣，除了承重，還有分隔、美觀、導向等。2.在設計一個能承受重物的紙橋時，我們應該優先考慮的因素是（）A.橋的美觀程度B.橋的材料成本C.橋的承重能力和穩定性D.橋的建造速度【答案】C【解析】紙橋的核心功能是承重，所以應優先考慮。3．如圖所示三腳凳,若凳腳粗細、支例5撐面形狀面積都相同,從穩定性角度考慮,其中最合理的是()【答案】C【解析】凳腳粗細、支撐面形狀面積都相同，所以提高結構的穩定性就需要考慮重心的高低情況,選項C重心最低,符合題意4.2024年9月27日凌晨，榕山長江大橋正式開放交通，長江上再增一條過江通道，大橋惠及沿線30余萬群眾，大橋總長1513米，其中主橋長1055米，橋面上的斜拉鋼纜與橋面呈三角形結構，這是利用了()A.三角形的對稱性B.三角形的穩定性C.三角形的靈活性D.三角形的全等性【答案】B【解析】如題圖所示的榕山長江大橋橋面上的斜拉鋼纜與橋面呈三角形結構，這是利用了三角形具有穩定性，故只有B選項正確，故選B。5.房屋、橋梁、塔等各種建筑都有結構。關于結構一詞,下列說法中不正確的是（）A.結構指組成事物的各部分之間的有序搭配和空間排列B.結構存在于人類創造的各種事物中,而自然界中并不存在C.不同的事物往往具有不同的結構D.不同的結構具有不同的功能【答案】B6.結構能夠承受一定的力,能夠通過形變來抵抗力的作用。每個結構都需要承受一定大小的力的作用。下列說法中,正確的是（）A.用相同的材料制作的不同形狀的結構,能夠承受力的大小相同B.用不同的材料制作的形狀相同的結構,能夠承受力的大小相同C.由于自身重力的原因,將鋼材豎直放置時長度會一定程度縮短D.橫梁水平放置時承受豎直方向的力,橫梁的下側產生壓縮形變【答案】C7.結構的穩定性指結構在外力的作用下維持其原有的平衡狀態的能力。為增強建筑結構的穩定性,下列說法中，正確的是（）A.建筑結構的重心越低、支撐面越大,其結構越穩定B.混凝土同時具有較好的抗壓性和抗拉性C.四邊形結構通過增加豎桿的數量可增強其穩定性D.混凝土中加入鋼筋可增強抗壓性以提升其強度【答案】A8.三角形結構的最大優點是具有__________，而四邊形結構容易__________。【答案】穩定性、變形（或不穩定）9.影響結構強度和穩定性的因素有：材料的__________、結構的__________、構件的__________和連接方式等。【答案】種類、形狀、連接方式(順序可互換)10.探究題：材料的厚度與強度的關系提出問題：材料的厚度會影響它的強度嗎？你的假設：____________________________________________________實驗材料：不同厚度的卡紙（如1mm、2mm、3mm）、幾本一樣高的書、墊圈若干。實驗步驟：（1）取最薄的卡紙，剪成相同寬度的紙條（如2厘米寬）。（2）將紙條兩端分別搭在兩本書上，保持懸空。（3）在紙條的中間位置，一個一個地掛墊圈，直到紙條斷裂，記錄下墊圈的數量。（4）換用中等厚度和最厚的卡紙，重復步驟1-3。實驗現象：____________________________________________________實驗結論：____________________________________________________思考：在建筑中，我們如何根據需要選擇不同厚度的材料？【答案】你的假設：材料的厚度會影響它的強度，材料越厚，強度越高。實驗現象：最厚的卡紙能承受的墊圈數量最多，中等厚度的次之，最薄的最少。實驗結論：在材料種類和寬度相同的情況下，材料的厚度越大，其強度越高，能承受的重量也越大。思考：在建筑中，對于需要承受巨大壓力的部分（如建筑物的地基、承重墻），我們會選擇更厚、強度更高的材料；而對于非承重部分（如室內隔斷），則可以選擇較薄的材料以節省成本和空間。11.建筑結構除了框架結構、殼體結構、實體結構外,常見的分類還有混凝土結構、砌體結構、鋼結構、木結構、剪力墻結構等類型,每種結構具有不同的材料特性和適用場景。主要建筑結構類型及特點如下:①混凝土結構:包括素混凝土、鋼筋混凝土及預應力混凝土結構,特點是抗壓性能強、耐久性高,但自重大，施工周期長,抗拉性能較弱。②砌體結構:以磚、石或混凝土砌塊砌筑,成本低且耐腐蝕,常見于多層住宅和辦公樓。局限性:強度低、抗震性差,施工效率低。③鋼結構:以鋼材為主,具有輕量化、施工快的優勢。需注意防火防銹,成本較高。④剪力墻結構:依靠鋼筋混凝土墻體承重,側向剛度大(在水平方向上耐受力強)。（1）橋墩、水壩等建筑常用__________結構來建造,原因是______________________________（2）體育館等大跨度建筑及高層建筑可采用______________結構來建造。（3）高層住宅需要考慮抗風抗震,常用_______________結構來建造。常用這種結構建造高層建筑的承重墻,原因是_____________________________________________________________【答案】(1)混凝土這類建筑需要較強的抗壓性能(2)鋼(3)剪力墻鋼筋混凝土墻體承重能力強,側向剛度大11.A12.D13.(1)六角柱體(2)用料少、空間利用率高(3)航天飛機、宇宙飛船等航天器(合理即可)12.國家游泳中心,又名“水立方”“冰立方”,位于北京市朝陽區北京奧林匹克公園內,“水立方”的墻面與屋頂采用3萬多個鋼質構件構成的框架,外圍包裹著形似水泡的ETFE膜。于2008年1月正式竣工,2020年11月27日,國家游泳中心冬奧會冰壺場館改造工程通過完工驗收,“水立方”變身為“冰立方”。國家游泳中心是2008年北京奧運會的精品場館和2022年北京冬奧會的經典改造場館,也是唯一一座由港澳臺同胞、海外華僑華人捐資建設的奧運場館,曾被評為“中國十大新建筑奇跡”。試從“綠色、科技、人文”的角度說明其建筑理念與功能是如何相結合的。【答案】“水立方”的外圍包裹著形似水泡的ETFE膜，既隔熱又透光,既能利用太陽能來提高泳池水溫和室溫,又能利用自然光線解決白天的照明問題,起到節能的目的;ETFE膜具有防火功能;“水立方”與圓形的國家體育場(“鳥巢”)相互呼應,相得益彰,體現了“天圓地方”的中國傳統文化思想。(合理即可)13.蜂窩結構是覆蓋二維平面的最佳拓撲結構。蜂窩結構是蜂巢(如圖所示)的基本結構,是由一個個同樣大小且相同形狀的單房、房口全朝下或朝向一邊、背對背對稱排列組合而成的一種結構。這種結構有著優秀的幾何力學性能,因此在材料領域中有廣泛應用。請回答下列問題: （1）蜂窩的每一個蜂房都是_________________形狀的,使得每一個蜂房都被其他蜂房包圍。（2）蜂窩的這種結構非常精巧,其最突出的優點是____________________________________（3）蜂房的精妙結構不僅令自然學家們嘆為觀止,更激發了科學家們的濃厚興趣。通過深入探索,科學家們意外地發現并開發出一種具有蜂窩結構的新型材料,在工程領域中，這種材料在隔音、隔熱、導流、電磁屏蔽以及緩沖吸能等方面展現出廣泛的應用潛力。請舉例說明:______________________________________________________________________________【答案】（1）正六邊形；（2）以最少的材料獲得最大的空間且穩定性好；（3）建筑物墻體采用該材料用于隔音隔熱；汽車保險杠采用該材料用于緩沖吸能（合理即可）。【解析】蜂窩結構是覆蓋二維平面的最佳拓撲結構。蜂窩結構是蜂巢（如圖所示）的基本結構，是由一個個同樣大小且相同形狀的單房、房口全朝下或朝向一邊、背對背對稱排列組合而成的一種結構。這種結構有著優秀的幾何力學性能，因此在材料領域中有