探究不同結(jié)構(gòu)紙橋的承重能力結(jié)題報告

1、探究不同結(jié)構(gòu)紙橋的承重能力班級：高二（2）班指導(dǎo)老師：裘軍平小組成員：王霖珉王軒堃趙暉鄔炳科鄔璐雪蔣灑灑傅麗琴組長：王霖珉一、課題背景說明在現(xiàn)實生活中，橋梁扮演了一個十分重要的角色，它使人們的出行和物質(zhì)的運輸更加方便快捷。一座 橋往往是所有設(shè)計人員智慧的結(jié)晶，其中蘊含了力學(xué)、地理等知識。我們希望通過這次探究來發(fā)掘橋梁中 蘊含的力學(xué)知識。二、課題研究的意義及目的進行本課題的研究，我們可以把我們學(xué)習(xí)到的知識用于實踐當(dāng)中，提高我們的動手能力，培養(yǎng)發(fā)散性 思維，提高思維的嚴(yán)謹(jǐn)性與完整性，進而培養(yǎng)善于發(fā)現(xiàn)、勇于探索、敢于動手實踐的科學(xué)精神。三、調(diào)查的目標(biāo)及內(nèi)容研究目標(biāo)：用有限的材料（一張鉛畫紙）設(shè)計出幾

2、種不同結(jié)構(gòu)的紙橋，通過探究這幾種不同結(jié)構(gòu)紙橋的 承重能力，發(fā)掘橋梁設(shè)計中蘊含的力學(xué)知識，并探索出幾種承重能力強的紙橋結(jié)構(gòu)。研究內(nèi)容：幾種不同結(jié)構(gòu)的紙橋的承重能力。四、研究的方法與過程主要方法：實驗法研究過程安排：第一階段：準(zhǔn)備材料。目標(biāo)：準(zhǔn)備相關(guān)材料。負責(zé)人：王霖瑯第二階段：設(shè)計并制作模型，進行實驗。目標(biāo)：通過小組成員的討論和手工制作，設(shè)計并制作出幾種不 同結(jié)構(gòu)的紙橋，測量其承重能力。負責(zé)人：蔣灑灑 第三階段：總結(jié)實驗，撰寫實驗報告。目標(biāo)：探索出幾種承重能力強的紙橋結(jié)構(gòu)以及對較差結(jié)構(gòu)的改進， 然后撰寫實驗報告。負責(zé)人：王軒堃 第四階段：結(jié)題。目標(biāo)：整理材料，完成結(jié)題工作。負責(zé)人：趙暉五、紙橋模

3、型設(shè)計、制作及測量承重能力（詳見附頁：實驗報告）為使實驗結(jié)果更能反映力學(xué)規(guī)律，我們統(tǒng)一采用30cmX5cmX4cm的長方體紙橋，通過設(shè)計其內(nèi)部結(jié) 構(gòu)來改變紙橋的承重能力。經(jīng)過我們小組成員的討論和合作，我們最終制作了以下七種不同結(jié)構(gòu)的紙橋，并分別用300 ml水瓶測 量了它們的承重能力。六、實驗總結(jié)：通過設(shè)計制作不同結(jié)構(gòu)的紙橋并分別測量它們的承重能力，我們得出了以下幾點內(nèi)容（引自實驗報告）：（一）圓形橋面受到壓力時，它會逐漸變?yōu)轭愃朴诠靶蔚臉幼樱簿褪菆A底部的半弧向上弧，使力有 一個循環(huán)從而可以更好地抵消力?？梢?，這也可以證明為什么古代會出現(xiàn)各式各樣的拱橋，而 有些至今仍在使用。W形橋面就是在無

4、限地分解力，通過實驗可以得出紙折的棱越多，那么其 承受壓力的能力就越強。（二）W形和M形是有區(qū)別的。W形沒有把兩邊的紙片利用進去，而這恰恰就是其破綻之處， 壓力容易使此兩處發(fā)生形變，也減小了旁邊幾個棱的作用效果。若把W形倒過來，變成 M形，那就好一些了，承重能力也就更強。（三）對于架在兩個橋墩上的紙橋，當(dāng)中間掛一個水瓶，它受到水瓶向下的壓力以外，還受到兩橋 墩向上的支持力。綜合作用下橋面會發(fā)生彎曲形變，并產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)力。在彎曲的過程中，紙 橋的上表面處于彎曲的內(nèi)層，受到向內(nèi)的擠壓力；紙橋的下表面處于彎曲的外層，受到向外的 拉力；紙橋的兩個側(cè)面由于上下受力方向不同，必然會彎曲。紙本身具有較強的抗

5、拉能力，但 抵抗壓力能力很弱。也就是說，在紙橋承受水瓶重力的時候，首先被破壞而出現(xiàn)折痕的是受到 擠壓力的上表面，這是我們最不愿意看到的。因此，要想紙橋能夠承受一定的重量，就必須提 高上表面的抗壓能力。七、感想：經(jīng)過一學(xué)年的研究性學(xué)習(xí)，我們獲得了幾個重要的體會。研究性學(xué)習(xí)讓我們認識到合作的重要性，讓我們讓我們認識到只有每個人竭盡全力、只有相互之間默 契配合，才能成功完成一個課題的研究。研究性學(xué)習(xí)教會了我們?nèi)绾稳ズ蛣e人交流、如何面對茫茫不可預(yù)知的未來、如何探索研究規(guī)劃、也告 訴了我們實踐的重要性。研究性學(xué)習(xí)鍛煉了我們各方面的能力，如數(shù)據(jù)的收集、處理和分析，也增長了我們的社會經(jīng)驗。以上是我們的研究性

6、學(xué)習(xí)的結(jié)題報告，謝謝！附頁（實驗報告）：一、實驗名稱：探究不同結(jié)構(gòu)紙橋的承重能力二、實驗參與人員：王霖珉 王軒堃 趙暉 鄔炳科 蔣灑灑 鄔璐雪 傅麗琴三、實驗日期和地點：實驗日期：2010年11月7日、14日，2011年4月3日、30日。實驗地點：奉化中學(xué)勞技教室。四、實驗?zāi)康模河糜邢薜牟牧希ㄒ粡堛U畫紙）設(shè)計出幾種不同結(jié)構(gòu)的紙橋，通過探究這幾種不同結(jié)構(gòu)紙橋的承重能力， 發(fā)掘橋梁設(shè)計中蘊含的力學(xué)知識，并探索出幾種承重能力強的紙橋結(jié)構(gòu)。五、實驗類型：綜合型實驗。六、實驗原理：物理力學(xué)知識。七、實驗內(nèi)容：（一）設(shè)計七種不同結(jié)構(gòu)的紙橋。（二）分別測量這七種紙橋的承重能力。（三）討論實驗結(jié)果，總結(jié)。八、

7、實驗環(huán)境和器材：（一）實驗環(huán)境：勞技教室；（二）實驗器材：剪刀，雙面膠，鉛畫紙，直尺，木條，300ml水瓶若干個。九、實驗步驟：討論紙橋結(jié)構(gòu)一制作紙橋一測量紙橋承重能力一討論實驗結(jié)果一總結(jié)實驗（一）紙橋外觀（32cm X 5cm X 3cm ）：（二）紙橋結(jié)構(gòu)：號紙橋（對照）號紙橋號紙橋號紙橋號紙橋號紙橋號紙橋（三）承重能力測試方法:取兩把等高平整的凳子，放在平整的地面上，相距約20cm。將紙橋放在凳子中間，紙橋上放一小木條（減小壓強）。將300ml的水瓶灌滿水（重約300g），每兩個用細線綁住瓶子的上口。測量時 將細線掛在木條中央，同時觀察紙橋的形狀變化。當(dāng)紙橋完全損毀時紀(jì)錄掛上的水瓶對數(shù)。

8、重復(fù)試 驗一次。十、實驗結(jié)果：承重能力（水瓶對數(shù)）實驗序號紙橋編號一二號紙橋00號紙橋45號紙橋23號紙橋44號紙橋12號紙橋55號紙橋10顯然，號紙橋、號紙橋、號紙橋的結(jié)構(gòu)較合理，抗壓、抗拉能力較強，承重能力較強， 而其余編號的紙橋存在抗壓能力或抗拉能力上的不足，尤其是在抗拉能力上。十一、結(jié)果討論（一）圓形橋面受到壓力時，它會逐漸變?yōu)轭愃朴诠靶蔚臉幼?，也就是圓底部的半弧向上弧，使力有一個循環(huán)從而可以更好地抵消力?？梢姡@也可以證明為什么古代會出現(xiàn)各式各樣的拱橋，而 有些至今仍在使用。W形橋面就是在無限地分解力，通過實驗可以得出紙折的棱越多，那么其 承受壓力的能力就越強。（二）W形和M形是有區(qū)別的。W形沒有把兩邊的紙片利用進去，而這恰恰就是其破綻之處， 壓力容易使此兩處發(fā)生形變，也減小了旁邊幾個棱的作用效果。若把W形倒過來，變 成M形，那就好一些了，承重能力也就更強。（三）對于架在兩個橋墩上的紙橋，當(dāng)中間掛一個水瓶，它受到水瓶向下的壓力以外，還受到兩橋墩 向上的支持力。綜合作用下橋面會發(fā)生彎曲形變，并產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)力。在彎曲的過程中，紙橋 的上表面處于彎曲的內(nèi)層，受到向內(nèi)的擠壓力；紙橋的下表面處于彎曲的外層，受到向外的拉 力；紙橋的兩個側(cè)面由于上下受力方向不同，必然會彎曲。紙本身具有較強的抗拉能力，但抵 抗壓力能力很弱。也就是說，在紙橋承受水瓶重力的時候，首先被破壞而