六年級科學(xué)第二單元

PAGEPAGE1第二單元第一課抵抗彎曲1、么是結(jié)構(gòu)從力學(xué)角度來說,結(jié)構(gòu)是指可承受一定力的架構(gòu)形態(tài),它可以抵抗能引起形狀和大小改變的力。一個(gè)結(jié)構(gòu)必須要能夠支撐自身的重量以及重物的重量。（1）實(shí)體結(jié)構(gòu)實(shí)心結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)：外力分布在整個(gè)體積中，實(shí)體結(jié)構(gòu)可以連續(xù)傳遞載荷，適于承受壓力。（2）框架結(jié)構(gòu)細(xì)長的構(gòu)件受力特點(diǎn)：支撐空間而不充滿空間?？蚣芙Y(jié)構(gòu)是由桿件或板件連接而成的，構(gòu)件可以是空心，也可以是實(shí)心；可以是平面框架，也可以是空間框架。由于這種結(jié)構(gòu)用料少，可以承受多種載荷，因此應(yīng)用很廣泛。（3）殼體結(jié)構(gòu)層狀結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)：外力作用在結(jié)構(gòu)體的表面上。殼體結(jié)構(gòu)是用薄壁殼狀構(gòu)件來替代空間框架而形成的一種空間結(jié)構(gòu)。由于它可以將作用在其上的集中橫向載荷分散為沿殼體的壓力。因此在體育場館建設(shè)中用得很多。2、的常用結(jié)構(gòu)及其承受力斜拉結(jié)構(gòu)：是將橋面用許多拉索直接拉在橋塔上，是由承壓的塔、受拉的索和承彎的梁體組合起來的一種結(jié)構(gòu)體系。拉索承擔(dān)主要的受力，梁體尺寸較小，使橋梁的跨越能力增大，受橋下凈空和橋面標(biāo)高的限制小。剛架結(jié)構(gòu)：上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)連成整體的框架結(jié)構(gòu)。在垂直荷載作用下，框架底部除了產(chǎn)生豎向反力外，還產(chǎn)生力矩和水平反力。常見的剛架橋有門式剛架橋和斜腿剛架橋等、3、結(jié)構(gòu)的關(guān)系不同結(jié)構(gòu)的承受力是不同的，我們可以這樣說，結(jié)構(gòu)決定承受力。比如，同一種木材我們可以用它來做成三角形物體，也可以做成四邊形物體，三角形物體的承受力就大一些.不同結(jié)構(gòu)的承受力是不同的，我們可以這樣說，結(jié)構(gòu)決定承受力。比如，同一種木材我們可以用它來做成三角形物體，也可以做成四邊形物體，三角形物體的承受力就大一些。在結(jié)構(gòu)相同的情況下，承受力與材料也有一定關(guān)系。折疊和彎曲為什么能夠提高材料的承受力折疊和彎曲可以提高材料的承受力，折疊和彎曲成不同的形狀，其承受力也不相同。長方形截面的橫梁立放比平放能提高承受力。分散擺放重物，增大受壓面積可以提高紙的承受力。折疊和彎曲實(shí)際上是增大了物體的受力面積，所以折疊和彎曲能夠提高材料的承受力。橋梁的分類橋梁種類眾多，按用途分有鐵路橋、公路橋、公鐵兩用橋、人行橋、運(yùn)水橋（渡槽）及其他專用橋梁等。按結(jié)構(gòu)體系分類是以橋梁結(jié)構(gòu)的力學(xué)特征為基本著眼點(diǎn)，對橋梁進(jìn)行分類的。這樣有利于把握各種橋梁的基本特點(diǎn)，也是橋梁工程學(xué)習(xí)的重點(diǎn)之一。以主要的受力構(gòu)件為基本依據(jù)，可分為梁式橋、拱式橋、剛架橋、斜拉橋、懸索橋等。第二課形狀與抗彎曲能力橋梁為什么要建成拱形采用圓弧拱形式的拱形橋梁之所以比直線橋梁堅(jiān)固，是因?yàn)楣靶螛蛄旱男螤顬閳A弧形。圓弧形具有把所加的力均勻地分散開的特點(diǎn)。因此，當(dāng)給予相同的壓力時(shí)，能夠分散壓力的拱形橋梁比直線橋梁更為堅(jiān)固。隧道制成拱形，也是這個(gè)道理。用了圓弧拱形式，使石拱高度大大降低。趙州橋的主孔凈跨度為37.02米，而拱高只有7.25米，拱高和跨度之比為1:5左右，這樣就實(shí)現(xiàn)了低橋面和大跨度的雙重目的，橋面過渡平穩(wěn)，車輛行人非常方便，而且還具有用料省、施工方便等優(yōu)點(diǎn).為什么三角形更具穩(wěn)定性任取三角形兩條邊，則兩條邊的非公共端點(diǎn)被第三條邊連接。第三條邊不可伸縮或彎折，兩端點(diǎn)距離固定，這兩條邊的夾角固定。換句話說，只要三角形三條邊的長度固定，這個(gè)三角形的形狀和大小也就完全確定，三角形的這種性質(zhì)叫做三角形的穩(wěn)定性。這就是說，三角形的穩(wěn)定性不是“拉得動(dòng)、拉不動(dòng)”的問題，其實(shí)質(zhì)應(yīng)是“三角形邊長確定，其形狀和大小就確定了”。所以三角形具有穩(wěn)定性。為什么框架結(jié)構(gòu)中有很多三角形生活中有很多三角形應(yīng)用的例子，如自行車的車架、房屋的金字架、三角支架（照相機(jī)的）、電視塔架底座、廈門市海滄大橋、上海東方明珠電視塔、法國埃菲爾鐵塔等。在這些框架結(jié)構(gòu)中，大量應(yīng)用三角形，增加了這些建筑物的支持點(diǎn)，提高了這些建筑物的承受力。三角形的加入提高了這些建筑的穩(wěn)定性。“工”字形鋼材的優(yōu)點(diǎn)及應(yīng)用工字鋼也稱鋼梁，是截面為工字形的長條鋼材，是型鋼的一種。這種鋼材具有側(cè)向剛度大，抗彎能力強(qiáng)，兩表面相互平行、連接構(gòu)造方便、省勞力、重量輕、節(jié)省鋼材等優(yōu)點(diǎn)。工字鋼廣泛應(yīng)用于各種建筑結(jié)構(gòu)和橋梁，主要用于承受橫向彎曲的桿件，但不宜單獨(dú)用作軸心受壓構(gòu)件或雙向彎曲的構(gòu)件。第三課拱形的力量拱型橋的結(jié)構(gòu)原理拱形結(jié)構(gòu)的核心部位是中心，稱為拱心石，每座拱橋都必須找堅(jiān)固的石材作為拱心石，這是必不可少的。拱心石受力后把力分向兩邊，一直傳到地面，所以拱橋兩邊都會(huì)有堅(jiān)固的橋墩做支撐。拱橋的兩邊產(chǎn)生反作用力，向拱心石擠去。匯集到拱心石的力大小相等，互成角度。根據(jù)力的合成，被分散后的力再一次減小了。所以說這種結(jié)構(gòu)是越壓越穩(wěn)定的。同樣多的材料制成空心管和實(shí)心管，為什么粗空心管承受的力大，細(xì)實(shí)心管承受的力??？空心管的受力面積大，管的四周都可受力。而實(shí)心管的受力面積很小，可以認(rèn)為是一個(gè)點(diǎn)或一條線在受力?？招墓苁芰γ娣e大，可以認(rèn)為四周均勻受力，相互平衡，這樣就可以承受很大的力?？招墓茉龃罅丝箯澓涂箶嗄芰?，而且降低了自身重量，所以粗的空心管能承受的力比較大。第四課找拱形古今中外一些著名建筑結(jié)構(gòu)的介紹悉尼歌劇院悉尼歌劇院是澳大利亞的標(biāo)志性建筑。自從建筑師羅伯特·斯丹用自然流暢的線條勾勒出她宛如天鵝般高雅的外形后，悉尼歌劇院便成了澳洲乃至世界上最著名的歌劇院之一。她建筑造型新穎奇特、雄偉瑰麗，外形猶如一組揚(yáng)帆出海的船隊(duì)，也像一枚枚屹立在海灘上的潔白大貝殼，與周圍海上景色渾然一體，富有詩意，已成為悉尼的標(biāo)志。悉尼歌劇院1959年3月破土動(dòng)工，歷時(shí)14年，耗資1億多澳元，1973年10月落成揭幕。英國女王伊麗莎白二世專程前往剪彩。悉尼歌劇院整個(gè)建筑占地1.84公頃，長183米，寬118米，高67米，相當(dāng)于20層樓的高度。它建在一座很高的混凝土平臺上，門前大臺階寬90米，桃紅色花崗石鋪面。據(jù)說是當(dāng)今世界上最大最長的室外水泥階梯。整個(gè)歌劇院分為三個(gè)部分：歌劇廳、音樂廳和貝尼朗餐廳。歌劇廳、音樂廳及休息廳并排而立，建在巨型花崗巖石基座上，各由4塊巍峨的大殼頂組成。這些“貝殼”依次排列，前三個(gè)一個(gè)蓋著一個(gè)，面向海灣依抱，最后一個(gè)則背向海灣侍立，看上去很像是兩組打開蓋倒放著的蚌。高低不一的尖頂殼，外表用白格子釉磁鋪蓋，在陽光照映下，遠(yuǎn)遠(yuǎn)望去，既像豎立著的貝殼，又像兩艘巨型白色帆船，游弋在蔚藍(lán)色的海面上，故有“船帆屋頂劇院”之稱。那貝殼形尖屋頂是由2194塊每塊重15.3噸的彎曲形混凝土預(yù)制件，用鋼纜拉緊拼成的，外表覆蓋著105萬塊白色或奶油色的瓷磚。休息室設(shè)在殼體開口處，配有大片玻璃墻面，由2000多塊高4米，寬2.5米的法國制造的玻璃板鑲成，臨墻眺望，白天絢麗的悉尼灣風(fēng)光一覽無遺；夜晚市內(nèi)的萬家燈火盡收眼底。埃菲爾鐵塔埃菲爾鐵塔是一座于1889年建成，位于法國巴黎戰(zhàn)神廣場上的露空結(jié)構(gòu)鐵塔，高320米。埃菲爾鐵塔得名于它的設(shè)計(jì)師橋梁工程師居斯塔夫·埃菲爾。鐵塔設(shè)計(jì)離奇獨(dú)特，是世界建筑史上的技術(shù)杰作，因而成為法國和巴黎的一個(gè)重要景點(diǎn)和突出標(biāo)志。埃菲爾鐵塔分為三層，從塔座到塔頂共有1711級階梯，分別在離地面57米、115米和276米處建有平臺。據(jù)說，該塔共用去鋼鐵7000噸，12000個(gè)金屬部件由250萬只鉚釘相連接。1889年5月15日，為給世界博覽會(huì)開幕式剪彩，鐵塔的設(shè)計(jì)師居斯塔夫·埃菲爾親手將法國國旗升上鐵塔的300米高空。人們?yōu)榱思o(jì)念他對法國和巴黎的這一貢獻(xiàn)，特別還在塔下為他塑造了一座半身銅像。2004年1月16日，為申辦2012年夏季奧運(yùn)會(huì)，法國巴黎市政府特意在埃菲爾鐵塔上介紹了其為申奧所做的準(zhǔn)備情況，而埃菲爾鐵塔更成為了法國申奧的“天然廣告”。為什么電燈泡要做成拱形球形可以看成是若干個(gè)拱形的組合，球形各個(gè)方向上都是拱形的。球形的任何一個(gè)地方受力，力都可以向四周均勻地分散開來，所以球形比任何形狀都更堅(jiān)固。巨大的儲油罐做成球形就是這個(gè)道理。電燈泡為了更透光，玻璃殼很薄，但做成球形后它就比較堅(jiān)固了。雞蛋能承受多大的力，其形狀有什么意義人們有時(shí)會(huì)打賭——誰能用一只手把雞蛋捏碎？血?dú)夥絼偟男』镒蛹敝详?，但總是一個(gè)個(gè)敗下陣來。人們不得不承認(rèn)，雞蛋能承受很大的力。英國消防隊(duì)員為了試驗(yàn)雞蛋的受力，把一輛救火用的消防車停在草地上，伸直救火梯子，消防隊(duì)員從離地21米高的救火梯頂端向草地扔下10個(gè)雞蛋，出乎意料的是只破了3個(gè)。英國皇家空軍飛行員也對雞蛋能承受多大的力產(chǎn)生了興趣，他們把直升機(jī)停在離草地46米高的空中，向草地扔下18個(gè)雞蛋，結(jié)果也只破了3個(gè)。英國《每日快報(bào)》的工作人員干脆租了一架軍用飛機(jī)以每小時(shí)241公里的速度向飛機(jī)場俯沖，在俯沖中投下60個(gè)雞蛋，結(jié)果破了24個(gè)。以上是用雞蛋所做的動(dòng)力沖擊試驗(yàn)。在靜力作用下，雞蛋可以承受更大的力。記得有一年中央電視臺春節(jié)聯(lián)歡會(huì)上，有一女孩表演踩蛋，女孩兩手各提一桶水，雙腳踩在4個(gè)雞蛋上，雞蛋安然無恙。根據(jù)國外資料介紹，當(dāng)雞蛋均勻受力時(shí)，可以承受34.1千克的力呢！雞蛋具有如此大的承受力，是與它特有的蛋形曲線和科學(xué)的結(jié)構(gòu)分不開的。奇妙的雞蛋為我們展現(xiàn)了以最少的材料造出最大的空間，并承受很大的力的大自然的杰作。一個(gè)雞蛋長為4厘米，而蛋殼厚度只有0.38毫米，厚度與長度之比為1∶130，以其特有的蛋形曲線塑造了它的外形。具有曲線的外形，厚度又很薄，主要承受壓力的結(jié)構(gòu)在建筑上叫薄殼結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)在，像雞蛋那樣的仿蛋建筑已經(jīng)很普遍了。美國通用汽車公司技術(shù)中心水塔，法國吐魯士電子加速器實(shí)驗(yàn)站，我國新疆某機(jī)械廠的金工車間里像水珠似的儲罐，它們都是絕好的仿蛋建筑舉例說明動(dòng)植物身體上的有趣結(jié)構(gòu)（1）甲蟲與仿生屁步甲炮蟲自衛(wèi)時(shí)，可噴射出具有惡臭的高溫液體“炮彈”，以迷惑、刺激和驚嚇敵害。科學(xué)家將其解剖后發(fā)現(xiàn)甲蟲體內(nèi)有3個(gè)小室，分別儲有二元酚溶液、雙氧水和生物酶。二元酚和雙氧水流到第三小室與生物酶混合發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，瞬間就成為100℃的毒液并迅速射出。這種原理目前已應(yīng)用于軍事技術(shù)中。二戰(zhàn)期間，德國納粹為了戰(zhàn)爭的需要，根據(jù)此機(jī)理制造出了一種功率極大且性能安全可靠的新型發(fā)動(dòng)機(jī)，安裝在飛航式導(dǎo)彈上，使之飛行速度加快，安全穩(wěn)定，命中率提高，英國倫敦在受其轟炸時(shí)損失慘重。美國軍事專家受甲蟲噴射原理的啟發(fā)研制出了先進(jìn)的二元化武器。這種武器將兩種或多種能產(chǎn)生毒劑的化學(xué)物質(zhì)分裝在兩個(gè)隔開的容器中，炮彈發(fā)射后隔膜破裂，兩種毒劑中間體在彈體飛行的8—10秒內(nèi)混合并發(fā)生反應(yīng)，在到達(dá)目標(biāo)的瞬間生成致命的毒劑以殺傷敵人。它們易于生產(chǎn)、儲存、運(yùn)輸，安全且不易失效。螢火蟲可將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變成光能，且轉(zhuǎn)化效率達(dá)100%，而普通電燈的發(fā)光效率只有6%。人們模仿螢火蟲的發(fā)光原理制成的冷光源可將發(fā)光效率提高十幾倍，大大節(jié)約了能量。另外，根據(jù)甲蟲的視動(dòng)反應(yīng)機(jī)制研制成功的空對地速度計(jì)已成功地應(yīng)用于航空事業(yè)中。（2）蜻蜓與仿生蜻蜓通過翅膀振動(dòng)可產(chǎn)生不同于周圍大氣的局部不穩(wěn)定氣流，并利用氣流產(chǎn)生的渦流來使自己上升。蜻蜓能在很小的推力下翱翔，不但可向前飛行，還能向后和左右兩側(cè)飛行，其向前飛行速度可達(dá)72千米/小時(shí)。此外，蜻蜓的飛行行為簡單，僅靠兩對翅膀不停地拍打?？茖W(xué)家據(jù)此結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)研制成功了直升飛機(jī)。飛機(jī)在高速飛行時(shí)，常會(huì)引起劇烈振動(dòng)，甚至有時(shí)會(huì)折斷機(jī)翼而引起飛機(jī)失事。蜻蜓依靠加重的翅痣在高速飛行時(shí)安然無恙，于是人們仿效蜻蜓在飛機(jī)的兩翼加上了平衡重錘，解決了因高速飛行而引起振動(dòng)這個(gè)令人棘手的問題。（3）蒼蠅與仿生昆蟲學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，蒼蠅的后翅退化成一對平衡棒。當(dāng)它飛行時(shí)，平衡棒以一定的頻率進(jìn)行機(jī)械振動(dòng)，可以調(diào)節(jié)翅膀的運(yùn)動(dòng)方向，是保持蒼蠅身體平衡的導(dǎo)航儀?？茖W(xué)家根據(jù)此原理研制成一代新型導(dǎo)航儀——振動(dòng)陀螺儀，大大改進(jìn)了飛機(jī)的飛行性能，可使飛機(jī)自動(dòng)停止危險(xiǎn)的滾翻飛行，在機(jī)體強(qiáng)烈傾斜時(shí)還能自動(dòng)恢復(fù)平衡，即使是飛機(jī)在最復(fù)雜的急轉(zhuǎn)彎時(shí)也萬無一失。蒼蠅的復(fù)眼包含4000個(gè)可獨(dú)立成像的單眼，能看清幾乎360°范圍內(nèi)的物體。在蠅眼的啟示下，人們制成了由1329塊小透鏡組成的一次可拍1329張高分辨率照片的蠅眼照相機(jī)，在軍事、醫(yī)學(xué)、航空、航天上被廣泛應(yīng)用。蒼蠅的嗅覺特別靈敏并能對數(shù)十種氣味進(jìn)行快速分析且可立即作出反應(yīng)?？茖W(xué)家根據(jù)蒼蠅嗅覺器官的結(jié)構(gòu)，把各種化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)變成電脈沖的方式，制成了十分靈敏的小型氣體分析儀，目前已廣泛應(yīng)用于宇宙飛船、潛艇和礦井等場所來檢測氣體成分，使科研、生產(chǎn)的安全系數(shù)更為準(zhǔn)確、可靠。（4）蜂類與仿生蜂巢由一個(gè)個(gè)排列整齊的六棱柱形小蜂房組成，每個(gè)小蜂房的底部由3個(gè)相同的菱形組成，這些結(jié)構(gòu)與近代數(shù)學(xué)家精確計(jì)算出來的——菱形鈍角109°28'，銳角70°32'完全相同，是最節(jié)省材料的結(jié)構(gòu)，且容量大、極堅(jiān)固，令許多專家贊嘆不已。人們仿其構(gòu)造用各種材料制成蜂巢式夾層結(jié)構(gòu)板，這種材料強(qiáng)度大、重量輕、不易傳導(dǎo)聲和熱，是建筑及制造航天飛機(jī)、宇宙飛船、人造衛(wèi)星等的理想材料。蜜蜂復(fù)眼的每個(gè)單眼中相鄰地排列著對偏振光方向十分敏感的偏振片，可利用太陽準(zhǔn)確定位?？茖W(xué)家據(jù)此原理研制成功了偏振光導(dǎo)航儀，早已廣泛用于航海事業(yè)中。（5）植物與仿生每種植物的葉子都按照一定的方式著生在莖上，這種排列的次序叫葉序。葉序通?？煞譃榛ド?、對生和輪生三種。不管哪種葉序都遵循一個(gè)規(guī)律——使葉子保持最大的受光面，形成葉的鑲嵌排列，這種特性是綠葉保證制造更多的光合產(chǎn)物長期適應(yīng)陽光照射的結(jié)果。從葉的鑲嵌特性中，建筑設(shè)計(jì)師得到了啟示，設(shè)計(jì)了許多精美、別致的螺旋式高樓，樓里的幾乎每個(gè)房間都有充足的陽光和新鮮空氣。葉脈驚人的支撐能力，也給建筑學(xué)家以啟發(fā)。早在1851年，英國建筑師約瑟參加了倫敦召開的全世界展覽會(huì)博覽館的設(shè)計(jì)評選競賽。他發(fā)現(xiàn)王蓮圓而大的葉片雖然很薄，但非常牢固，能在水中保持巨大的浮力。他仔細(xì)觀察了其網(wǎng)狀葉脈的構(gòu)造和布局，在此基礎(chǔ)上終于完成了展覽大廳的設(shè)計(jì)。這個(gè)大廳結(jié)構(gòu)輕巧、頂棚跨度極大，主柱很少，寬敞明亮，十分雄偉，得到了同行的贊譽(yù)。巴黎工業(yè)展館大廳的屋頂結(jié)構(gòu)，也是仿照葉脈結(jié)構(gòu)制成的。它由3個(gè)輻射的扇形圓拱頂組成。整個(gè)屋頂只有3個(gè)支撐點(diǎn)，各點(diǎn)之間的跨度達(dá)216米，堪稱建筑工藝上的杰作。又如很多禾本科植物的葉片呈長帶狀，在空間挺立伸展，姿態(tài)優(yōu)美，不易折斷。橋梁專家以玉米葉為藍(lán)本，設(shè)計(jì)了新穎、沒有橋墩而又非常牢固的葉形拱橋，最長超過千米，橫跨江河、海峽。椰子樹高達(dá)20米～30米，巨大的葉片在空中隨風(fēng)搖動(dòng)，遇到颶風(fēng)和暴雨也很少被折斷，這跟它的葉面呈“之”字形有關(guān)。科學(xué)工作者做了一個(gè)力學(xué)實(shí)驗(yàn)，把一張白紙搭在兩個(gè)相距20厘米左右的酒杯上，紙由于本身的重量會(huì)發(fā)生自然彎曲；如果把這張紙折疊成一厘米寬的折扇形狀，再搭在兩個(gè)酒杯上，在跨距中央處放一只裝滿酒的酒杯，重量達(dá)到了230克，折扇形狀的紙仍不發(fā)生彎曲，說明選擇適當(dāng)?shù)男螤?，可以承受更大的壓力。根?jù)這個(gè)原理，在建筑業(yè)上，設(shè)計(jì)出了結(jié)構(gòu)薄、面積大的樓房頂棚、薄狀石棉板等。綠色植物在光的照射下合成有機(jī)物，能把光能轉(zhuǎn)變成儲藏于有機(jī)物的化學(xué)能。光合作用的產(chǎn)物，是動(dòng)物和人類食物的唯一來源，而且人們穿的、用的，也直接或間接地依賴光合作用。人工模擬光合作用，一直是科學(xué)家們夢寐以求的理想，各國科學(xué)家正從兩個(gè)方面進(jìn)行人工模擬。一是人工固碳模擬，他們模擬綠葉利用太陽光把CO2和H2O轉(zhuǎn)變成碳水化合物。這種模擬一旦成功，就可以為人類提供人造糧食了。另一個(gè)是光解水制氫模擬，科學(xué)家們用光合反應(yīng)中分解水，放出氫的道理，利用陽光從水中獲得氫。人體上的有趣結(jié)構(gòu)足球運(yùn)動(dòng)員常用頭部頂球，球瞬間的沖擊力很大，對大腦不會(huì)造成損傷嗎？其實(shí)這個(gè)問題的關(guān)鍵在于用頭頂球的方法是否正確。正確的頭頂球方式是用頭的前額（眉毛上后部）或前額側(cè)面（眉梢上后部）部位頂球。因?yàn)樵谶@兩個(gè)部位容納和保護(hù)腦子的頭顱骨叫額骨，額骨是顱骨中最硬、最壯實(shí)的一塊骨頭，外形如橋梁般呈拱形結(jié)構(gòu)。拱形結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是能夠分散外來沖擊力的大部分；它的內(nèi)部是迷路狀的空腔結(jié)構(gòu)，叫額竇，進(jìn)入顱腔的沖擊力又被這種竇性結(jié)構(gòu)抵消一部分。另外，腦子的膜形結(jié)構(gòu)包括蛛網(wǎng)膜下腔以及其中透明的三層腦膜和腦脊液，對腦還具有保護(hù)和緩沖外力震蕩、壓迫的作用。因此，用頭頂球承受的沖擊力已所剩無幾，而這極少部分的沖擊力，在沒有到達(dá)腦子之前就被分散、消失了。眼睛是人和動(dòng)物從外界接受信息的重要器官，它的基本功能是感受光的刺激。外界景物的光線通過眼的光學(xué)系統(tǒng)形成圖像。照相機(jī)和人的眼睛原理相似。在我們撳動(dòng)快門的一瞬間，照相機(jī)就把光線形成的圖像記錄下來了。舉例說明動(dòng)植物身體上的有趣結(jié)構(gòu)（1）甲蟲與仿生屁步甲炮蟲自衛(wèi)時(shí)，可噴射出具有惡臭的高溫液體“炮彈”，以迷惑、刺激和驚嚇敵害?？茖W(xué)家將其解剖后發(fā)現(xiàn)甲蟲體內(nèi)有3個(gè)小室，分別儲有二元酚溶液、雙氧水和生物酶。二元酚和雙氧水流到第三小室與生物酶混合發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，瞬間就成為100℃的毒液并迅速射出。這種原理目前已應(yīng)用于軍事技術(shù)中。二戰(zhàn)期間，德國納粹為了戰(zhàn)爭的需要，根據(jù)此機(jī)理制造出了一種功率極大且性能安全可靠的新型發(fā)動(dòng)機(jī)，安裝在飛航式導(dǎo)彈上，使之飛行速度加快，安全穩(wěn)定，命中率提高，英國倫敦在受其轟炸時(shí)損失慘重。美國軍事專家受甲蟲噴射原理的啟發(fā)研制出了先進(jìn)的二元化武器。這種武器將兩種或多種能產(chǎn)生毒劑的化學(xué)物質(zhì)分裝在兩個(gè)隔開的容器中，炮彈發(fā)射后隔膜破裂，兩種毒劑中間體在彈體飛行的8—10秒內(nèi)混合并發(fā)生反應(yīng)，在到達(dá)目標(biāo)的瞬間生成致命的毒劑以殺傷敵人。它們易于生產(chǎn)、儲存、運(yùn)輸，安全且不易失效。螢火蟲可將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變成光能，且轉(zhuǎn)化效率達(dá)100%，而普通電燈的發(fā)光效率只有6%。人們模仿螢火蟲的發(fā)光原理制成的冷光源可將發(fā)光效率提高十幾倍，大大節(jié)約了能量。另外，根據(jù)甲蟲的視動(dòng)反應(yīng)機(jī)制研制成功的空對地速度計(jì)已成功地應(yīng)用于航空事業(yè)中。（2）蜻蜓與仿生蜻蜓通過翅膀振動(dòng)可產(chǎn)生不同于周圍大氣的局部不穩(wěn)定氣流，并利用氣流產(chǎn)生的渦流來使自己上升。蜻蜓能在很小的推力下翱翔，不但可向前飛行，還能向后和左右兩側(cè)飛行，其向前飛行速度可達(dá)72千米/小時(shí)。此外，蜻蜓的飛行行為簡單，僅靠兩對翅膀不停地拍打。科學(xué)家據(jù)此結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)研制成功了直升飛機(jī)。飛機(jī)在高速飛行時(shí)，常會(huì)引起劇烈振動(dòng)，甚至有時(shí)會(huì)折斷機(jī)翼而引起飛機(jī)失事。蜻蜓依靠加重的翅痣在高速飛行時(shí)安然無恙，于是人們仿效蜻蜓在飛機(jī)的兩翼加上了平衡重錘，解決了因高速飛行而引起振動(dòng)這個(gè)令人棘手的問題。（3）蒼蠅與仿生昆蟲學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，蒼蠅的后翅退化成一對平衡棒。當(dāng)它飛行時(shí)，平衡棒以一定的頻率進(jìn)行機(jī)械振動(dòng)，可以調(diào)節(jié)翅膀的運(yùn)動(dòng)方向，是保持蒼蠅身體平衡的導(dǎo)航儀?？茖W(xué)家根據(jù)此原理研制成一代新型導(dǎo)航儀——振動(dòng)陀螺儀，大大改進(jìn)了飛機(jī)的飛行性能，可使飛機(jī)自動(dòng)停止危險(xiǎn)的滾翻飛行，在機(jī)體強(qiáng)烈傾斜時(shí)還能自動(dòng)恢復(fù)平衡，即使是飛機(jī)在最復(fù)雜的急轉(zhuǎn)彎時(shí)也萬無一失。蒼蠅的復(fù)眼包含4000個(gè)可獨(dú)立成像的單眼，能看清幾乎360°范圍內(nèi)的物體。在蠅眼的啟示下，人們制成了由1329塊小透鏡組成的一次可拍1329張高分辨率照片的蠅眼照相機(jī)，在軍事、醫(yī)學(xué)、航空、航天上被廣泛應(yīng)用。蒼蠅的嗅覺特別靈敏并能對數(shù)十種氣味進(jìn)行快速分析且可立即作出反應(yīng)。科學(xué)家根據(jù)蒼蠅嗅覺器官的結(jié)構(gòu)，把各種化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)變成電脈沖的方式，制成了十分靈敏的小型氣體分析儀，目前已廣泛應(yīng)用于宇宙飛船、潛艇和礦井等場所來檢測氣體成分，使科研、生產(chǎn)的安全系數(shù)更為準(zhǔn)確、可靠。（4）蜂類與仿生蜂巢由一個(gè)個(gè)排列整齊的六棱柱形小蜂房組成，每個(gè)小蜂房的底部由3個(gè)相同的菱形組成，這些結(jié)構(gòu)與近代數(shù)學(xué)家精確計(jì)算出來的——菱形鈍角109°28'，銳角70°32'完全相同，是最節(jié)省材料的結(jié)構(gòu)，且容量大、極堅(jiān)固，令許多專家贊嘆不已。人們仿其構(gòu)造用各種材料制成蜂巢式夾層結(jié)構(gòu)板，這種材料強(qiáng)度大、重量輕、不易傳導(dǎo)聲和熱，是建筑及制造航天飛機(jī)、宇宙飛船、人造衛(wèi)星等的理想材料。蜜蜂復(fù)眼的每個(gè)單眼中相鄰地排列著對偏振光方向十分敏感的偏振片，可利用太陽準(zhǔn)確定位。科學(xué)家據(jù)此原理研制成功了偏振光導(dǎo)航儀，早已廣泛用于航海事業(yè)中。（5）植物與仿生每種植物的葉子都按照一定的方式著生在莖上，這種排列的次序叫葉序。葉序通?？煞譃榛ド?、對生和輪生三種。不管哪種葉序都遵循一個(gè)規(guī)律——使葉子保持最大的受光面，形成葉的鑲嵌排列，這種特性是綠葉保證制造更多的光合產(chǎn)物長期適應(yīng)陽光照射的結(jié)果。從葉的鑲嵌特性中，建筑設(shè)計(jì)師得到了啟示，設(shè)計(jì)了許多精美、別致的螺旋式高樓，樓里的幾乎每個(gè)房間都有充足的陽光和新鮮空氣。葉脈驚人的支撐能力，也給建筑學(xué)家以啟發(fā)。早在1851年，英國建筑師約瑟參加了倫敦召開的全世界展覽會(huì)博覽館的設(shè)計(jì)評選競賽。他發(fā)現(xiàn)王蓮圓而大的葉片雖然很薄，但非常牢固，能在水中保持巨大的浮力。他仔細(xì)觀察了其網(wǎng)狀葉脈的構(gòu)造和布局，在此基礎(chǔ)上終于完成了展覽大廳的設(shè)計(jì)。這個(gè)大廳結(jié)構(gòu)輕巧、頂棚跨度極大，主柱很少，寬敞明亮，十分雄偉，得到了同行的贊譽(yù)。巴黎工業(yè)展館大廳的屋頂結(jié)構(gòu)，也是仿照葉脈結(jié)構(gòu)制成的。它由3個(gè)輻射的扇形圓拱頂組成。整個(gè)屋頂只有3個(gè)支撐點(diǎn)，各點(diǎn)之間的跨度達(dá)216米，堪稱建筑工藝上的杰作。又如很多禾本科植物的葉片呈長帶狀，在空間挺立伸展，姿態(tài)優(yōu)美，不易折斷。橋梁專家以玉米葉為藍(lán)本，設(shè)計(jì)了新穎、沒有橋墩而又非常牢固的葉形拱橋，最長超過千米，橫跨江河、海峽。椰子樹高達(dá)20米～30米，巨大的葉片在空中隨風(fēng)搖動(dòng)，遇到颶風(fēng)和暴雨也很少被折斷，這跟它的葉面呈“之”字形有關(guān)?？茖W(xué)工作者做了一個(gè)力學(xué)實(shí)驗(yàn)，把一張白紙搭在兩個(gè)相距20厘米左右的酒杯上，紙由于本身的重量會(huì)發(fā)生自然彎曲；如果把這張紙折疊成一厘米寬的折扇形狀，再搭在兩個(gè)酒杯上，在跨距中央處放一只裝滿酒的酒杯，重量達(dá)到了230克，折扇形狀的紙仍不發(fā)生彎曲，說明選擇適當(dāng)?shù)男螤睿梢猿惺芨蟮膲毫?。根?jù)這個(gè)原理，在建筑業(yè)上，設(shè)計(jì)出了結(jié)構(gòu)薄、面積大的樓房頂棚、薄狀石棉板等。綠色植物在光的照射下合成有機(jī)物，能把光能轉(zhuǎn)變成儲藏于有機(jī)物的化學(xué)能。光合作用的產(chǎn)物，是動(dòng)物和人類食物的唯一來源，而且人們穿的、用的，也直接或間接地依賴光合作用。人工模擬光合作用，一直是科學(xué)家們夢寐以求的理想，各國科學(xué)家正從兩個(gè)方面進(jìn)行人工模擬。一是人工固碳模擬，他們模擬綠葉利用太陽光把CO2和H2O轉(zhuǎn)變成碳水化合物。這種模擬一旦成功，就可以為人類提供人造糧食了。另一個(gè)是光解水制氫模擬，科學(xué)家們用光合反應(yīng)中分解水，放出氫的道理，利用陽光從水中獲得氫。足拱與扁平足介紹扁平足是指足弓消失。足弓是由足骨、韌帶肌肉共同構(gòu)成的，正常時(shí)有橫弓和縱弓。人體足部的小骨搭積成拱形而成為足弓。當(dāng)人體站立、行走和負(fù)重時(shí)，足部不是全部負(fù)重的，以跖骨和足跟主要負(fù)重，足弓常懸空以緩沖震蕩，保護(hù)大腦和內(nèi)臟，并使人具有很好的彈跳性。如果形成足弓的結(jié)構(gòu)發(fā)育不良或是由于各種損傷，足弓消失即形成扁平足。扁平足有時(shí)有遺傳性。有的扁平足沒有不適感，有的則會(huì)出現(xiàn)疼痛影響行走。汽車上的拱形結(jié)構(gòu)汽車上有很多拱形結(jié)構(gòu)，例如很多汽車的車頂就采用了拱形結(jié)構(gòu)，這樣可以提高車身的強(qiáng)度和受撞擊時(shí)的承受力，還可以保持車身不變形。同時(shí)，車頂采用拱形結(jié)構(gòu)增加了車體的美觀，提高了內(nèi)部空間的高度，增強(qiáng)了舒適性。第五課做框架為什么輸電線鐵塔要做成框架式且上小下大上小下大、上輕下重的物體不容易倒?？蚣荑F塔的結(jié)構(gòu)是上小下大、上輕下重，空氣阻力也小。有大風(fēng)時(shí)，可以很容易讓風(fēng)通過，不至于被風(fēng)吹倒。輸電線鐵塔做成框架式有利于增強(qiáng)鐵塔的穩(wěn)定性。斜拉橋的優(yōu)勢斜拉橋的優(yōu)點(diǎn)有梁體尺寸較小，使橋梁的跨越能力增大；受橋下凈空和橋面標(biāo)高的限制?。豢癸L(fēng)穩(wěn)定性優(yōu)于懸索橋，且不需要集中錨錠構(gòu)造；便于無支架施工等。不過，它的施工要求高空作業(yè)較多且技術(shù)要求嚴(yán)格。梁、索、塔為其主要承重構(gòu)件，它利用索塔上伸出的若干斜拉索在梁跨內(nèi)增加了彈性支承，減小了梁內(nèi)彎矩而增大了跨徑；受力特點(diǎn)為外荷載從梁傳遞到索，再到索塔；主要材料為預(yù)應(yīng)力鋼索、混凝土、鋼材；適宜于中等或大型橋梁。第六課建高塔介紹世界上著名的塔中國應(yīng)縣木塔——世界最早最高的木塔。中國山西應(yīng)縣木塔是中國現(xiàn)存最古老最大的木塔，也是世界上最高的木結(jié)構(gòu)建筑物。木塔建于1056年，高67.31米，它的平面呈八角形，高九層，明武宗朱厚照題寫的“天下奇觀”的匾額，現(xiàn)仍懸掛在三、四層塔檐下。當(dāng)人們登上頂層，極目遠(yuǎn)眺，但見桑乾河如練，恒山峰巒疊嶂，云霧繚繞。和風(fēng)吹來，塔角上的銅鈴叮當(dāng)傳聲，使人如臨仙境，心曠神怡。埃及金字塔——世界