第三章复习

思
考
• 小鸡是由蛋黄还是蛋清发育而成？
• 鸡蛋各部分对胚胎发育的作用：蛋白是供给养料和水分的； 蛋黄是提供营养的；胚能发育成小鸡；气室提供氧气；蛋 壳有保护作用一枚鸡蛋有卵黄、蛋清和蛋壳三部分。在卵 黄的顶端有胚胎，小鸡就是从胚胎中发育来的。卵黄中含 有丰富的脂肪和蛋白质，能为发育中的胚胎提供所需的养 分。蛋清具有保护卵黄的作用。蛋壳能保护鸡蛋不受天敌 的破坏，并且蛋壳上有很多气孔，能让氧气、二氧化碳和 水蒸气透过，从而使幼雏能够呼吸。在适宜的温度、湿度 等条件下，胚胎就会生长发育。第1～4天为内部器官发育 阶段，5～14天为外部器官形成阶段，15～19天为胚胎生 长阶段，20～21天，胚胎就完全长成，雏鸡破壳而出了。
• 第一代： 汉”级(091型)攻击型核潜艇五艘:401 长征1号 核动力潜艇 091(汉级) 北海舰队 402 长征2号 核动力潜艇 091(汉级) 北海舰队 403 长征3号 核动力潜艇 091(汉级) 北海舰队 404 长征4号 核动力潜艇 091(汉级) 北海舰队 405 长征5号 核动力潜艇 091(汉级) 东海舰队 “夏”级（092）弹道导弹核潜艇：1艘（有一说有4艘,编号全是406, 但内部以甲乙丙丁区分，我觉得至少要６艘才震得住老美！) 第二代： 093 是攻击型核潜艇：２艘 407 长征7号 核动力潜艇 093(清级) 南海舰队 408 长征8号 核动力潜艇 093(清级) 南海舰队 094级战略导弹核潜艇：1艘 409 长征9号 核动力潜艇 094(商级) 南海舰队 注：第二代为国外媒体猜测，并未得到我国政府证实．
Байду номын сангаас
知识框架
系 统 与 设 计 系统的含义 系统的分析 系统的设计 系统的优化 系统的含义 系统的基本特性 系统分析的基本方法 系统分析的一般步骤 系统分析的主要原则 简单系统方案设计 系统优化的意义 影响系统优化的因素
讨论：1.美国“阿波罗”计划中的飞船和运载火箭是由700多万个零件组 成。这些零件都很普通，甚至没有一个是新研制的，为什么能实现把人 送上太空的功能？
鸡 蛋 承 载 实 验
思考（p10）
观察乌龟背壳的结构，想想这种 结构给乌龟带来什么好处？
• 乌龟外壳属于壳体结构， • 它能承受较大的压力，保 • 护身体不受损坏
[学生讨论]： • 进入工地时总是被要求戴上安 全帽，为什么？
• 通常被配备于施工或采矿时工人。用以防护头部， 免受坠落的物件伤害。一般用柳条、藤芯或塑料 制成。 当作业人员头部受到坠落物的冲击时，利用安全 帽帽壳、帽衬在瞬间先将冲击力分解到头盖骨的 整个面积上，然后利用安全帽各部位缓冲结构的 弹性变形、塑性变形和允许的结构破坏将大部分 冲击力吸收，使最后作用到人员头部的冲击力降 低到4900N以下，从而起到保护作业人员的头部 的作用。安全帽的帽壳材料对安全帽整体抗击性 能起重要的作用。
• 壳体结构：通常是指层状的结构。 • 它的受力特点是，外力作用在 • 结构体的表面上。（通过壳形来传 递力和承受荷载，特别是当顶部受 到压力时，它能将力均匀扩散）
• 同学们想一下，日常生活中你 见过的壳体结构例子？
举
例
头盔，汽车飞机外壳、饮水 杯、文具盒、装甲车、油罐、 鸡蛋、核桃、瓜子、西瓜、 锅碗瓢盆……等 （壳体结构是用薄
壁壳状构件来替代空间框架而形成的一种 空间结构。由于它可以将作用在其上的集 中横向载荷分散为沿壳体的压力。因此在 场馆建设中用得很多。）
灯
泡
国家大剧院
国家大剧院
国家大剧院在建设中
受力特点：外力作用在结构体的 表面上，如建筑，汽车外壳，贝 壳。
贝 壳
汽 车
帐
篷
思考（p10）
想一想：为什么鸡蛋能够承受如此 大的压力？（10页）
• 我们查到很多建筑都运用了这个原理，比 如： • 1、我们看到过的石拱桥，大桥做成拱形的， 向上拱起，可以承受好大的重量，尽管它 看起来比较单薄，但是车水马龙从它身上 压过，它巍（wei）然不动，最有名的要数 我国的赵州桥，距今1400年。
•
• 2、我们看到过的拱形窗户、 屋顶等； • 3、我们经过的隧道的拱顶 • 4、澳大利亚有名的悉尼歌剧 院
脚踩鸡蛋拉车
• 刘飞找到一辆愿意配合表演的的士。他掏 出两个长方形的塑料泡沫垫，在垫子的凹 坑内放上鸡蛋后绑在脚下。刘飞将绳子分 两股拴在的士上，绳子另一头套上两个铁 钩，这是用来勾住自己的鼻孔的。一个深 呼吸后，刘飞往前迈步，的士稳稳前行， 脚下鸡蛋依然完整。
原
因
• 脆弱的鸡蛋之所以可以承受人体这么重的力量是与鸡蛋本 身的拱形结构有关。关于拱形结构，最著名的范例就是我 国的赵州桥。我们都知道赵州桥之所以出名就是因为它跨 度大而且没有任何桥墩，之所以千年依然坚固耐用就是靠 的巧妙设计的拱形结构，它利用两肩分散桥的自重和桥上 行人车辆的重量，这一原理在力学上叫做力的耗散原理， 就是把力耗散在两肩，这样即使没有桥墩也能支撑到今天。 而鸡蛋也是这个原理，当鸡蛋和模具充分接触后，鸡蛋的 拱形结构，把力分解到鸡蛋的各个点上，一定程度上减小 了压强，而鸡蛋也就能承受更大的重量。1989年，日本爱 知县的春日井市先生，在汽车前轮各用34个鸡蛋，后轮各 用52个鸡蛋，总共只用172个鸡蛋支承起了一辆大卡车。 根据国外资料介绍，当鸡蛋均匀受力时，可以承受 34.1kgf的力呢！
• 在电视节目中,我们经常看到杂技演员双脚 踩在四个鸡蛋上,双手提着重物在表演.为什 么一个质量约65kg的人踩在四个鸡蛋上,而 鸡蛋却不会被踩破呢
• 原来由于鸡蛋壳是凸曲面,这种拱形结构能把外 来的压力均匀地分散开来,从而具有很好的抗压 能力,就像常见的拱型桥.如果仔细观察表演者脚 下鸡蛋的位置,你就会发现:表演者所踩的鸡蛋的 位置都是“固定”的,它们一般都被“握”在脚 掌,脚趾之间和脚跟,脚心之间.它们处在软窝中,和 脚的接触面积也就相应地增大了.一般情况下,一 双脚与四个鸡蛋的接触面积可达50平方厘米,把 质量为65kg人受到的重力均匀分布在这一面积上, 压强只有,仅仅相当于大气压强的八分之一! 在农村常听说"壮汉壮汉,握不破鸡蛋",也是同样 的道理.
3.解释：“木桶理论”认为：木桶的盛水量取决于最短的那一块木板的 长度。
答：把木桶看成一整体，每块木板是部分，这反映了部分与整体的关系，部分影响整体。
救命炒菜锅与现代军用钢盔的发明
• 第一次世界大战期间，德法两国杀得难解难分。 在争 夺一战略要地时，有一次，德军突然向法军的一 个阵地发动了猛烈进攻，顿时，法军阵地被炸得 烟雾弥漫，弹片乱飞。在厨房值勤的一名士兵下 意识的逃命念头使他于惊惶失措间将一个炒菜锅 扣在头上。战争结束后，他成了这个阵地的惟一 幸存者奇迹般地活了下来 。后来，法国将军亚德 里安来慰问伤员，听到这一消息后饶有兴 趣。问他是怎样脱险的。他说这归功于炒菜的铁 锅。将军拿起铁锅看了看，脑海里闪出了头盔的 想法。为什么不能为每个士兵都配上这样一口 “铁锅”呢？于是，法国工程师根据这位将军的 指示，设计出了现代军用钢盔。
答：各部分按照一定的结构组成了系统，从而实现了整体的功能。
2.传说，罗丹曾经给巴尔扎克雕了一座塑像。大受人们的称赞，特别对 一双手赞不绝口，都说这双手太逼真、太生动了。罗丹听到了人们的 议论后，却毫不犹豫地从塑像上砍去了这双手。请解释，罗丹这样做 的目的何在，雕塑家的这一行为给你以怎样的启示？
答：罗丹这样做的目的在于使人们注意雕像的整体，而不仅仅注意这双手。这给我们 一个启示：做任何事情，都要注意整体效应，必要的时候，要舍得抛弃部分而保存整体。
第三章复习
系统与设计
谁的力气大
• 有一天，诸葛亮和刘备、关羽、张飞一起喝酒。 席间，他们谈到天下何人力气最大。突然，张飞 站了起来："这些人都没有什么，我的力气才最大！ "诸葛亮微微一笑："三将军，你说自己是天下无 敌的大力士，请你当众表演一下，用一只手把一 只生鸡蛋捏碎，如果你能捏碎，我就承认你是个 大力士。"张飞哈哈大笑，把鸡蛋纂在手心，但怎 么也捏不碎。诸葛亮接过鸡蛋，用两根手指一捏， 只听"咔嚓"一声，鸡蛋碎了。
• 既然薄薄的蛋壳能承受这么大的压力，为 什么在蛋壳内孵 化成的雏鸡却能轻而易举地啄破蛋壳，来 到这多彩的世界上呢？
•
原来，构成蛋壳的物质和组成水泥、砖块的物质相似。 它们都具有很好 的抗压性，即能承受很大的压力，但 抗拉性却较差，即经不起较大的拉力。 对此可以做一 个简单的实验来加以证明。 取半个鸡蛋壳，先让它凸面朝上放在桌子上。取一支削 得不太尖的铅笔， 在离凸面顶部 15 厘米高处垂直落下，撞在蛋壳顶部， 如下页左图所示，结果 蛋壳毫无被损。然后把蛋壳翻 过来，使凹面朝上，放在一只玻璃瓶的瓶口上。 仍用 刚才用过的那支铅笔，让它在距蛋壳底部约 10 厘米高 处垂直落下，结果 蛋壳被笔尖戳穿了。究其原因，是 由于蛋壳的外形弯曲均匀而且对称，能使 蛋壳在某一 部分受到的压力均匀地传给其余各部分，并且巧妙地相 互“抵 消”。但是，当这个压力是从蛋壳内侧向外施 加时，蛋壳各部分所受到的便 是拉力了，所以就容易 破碎，
思
考
• 为什么张飞那么大力气握不碎鸡蛋，诸葛 亮用两根手指一捏就碎了呢？
• 原来鸡蛋的形状是椭圆形的，这种特殊的结构使 它能把力量平均分散，用整个手掌捏时，由于手 上的力量分散到整个鸡蛋的表面，压强很小，所 以捏不碎。但如果同时两个手指捏鸡蛋，由于接 触面小，压力集中在一个点上，鸡蛋自然容易碎。 科学家根据并利用这个原理发明了隧道、拱桥、 安全帽…….大大方便了人们的生活。 • 原来生活中有那么多奇妙的现象都是有科学依据 的，只要我们做一个有心人，就会有所收获。
头
盔
思
考
• 当出现交通事故时，摩托车手的头盔是如 何避免外力对头骨的撞击的？
• 摩托车手头盔的某一部位受到一个大的撞 击力，由于头盔的壳体结构，使得所受力 迅速分布到其表面，形成整个头盔表面均 匀受力，而不是某一点受很大的力，这样 就起到了保护摩托车手安全的目的。