如何做一个纸桥

在这个实验中，我们将

1，采用分组活动的形式，培养学生的合作精神和有序工作能力；通过成品展示、比赛等活动，培养学生的合作意识和竞争意识；

2.在制作过程中，培养不怕困难、不墨守成规、敢于创新的精神。

3.学习制作科技，了解桥梁主体结构的功能。通过纸桥的设计和制作，我们可以了解到材料的强度与其几何形状有关。

4.在各种承重实验和纸桥设计的过程中学会独立思考。

5.培养学生在研究中与他人合作的能力。

6.通过桥梁的造型设计，提高创作模型的技巧、技法和欣赏性。

7.学习简单的技术设计。

活动内容

纸桥的设计与制作

背景材料

1，知识背景:

(1)压力和压力

知道压力的概念，压力是指垂直压在物体表面的力。

理解压力的概念，压力是物体单位面积所受的压力。

固体的压力与受力面积有关，截面积对压力有直接影响。横截面积越大，压力越小。

⑵拱起的桥:一盒火柴能被一张纸托起，弓着腰，说明向上拱起的物体最能承受外界的压力，其强度大于不拱起时。火柴盒压在纸拱桥上，给纸拱一个静态的外力，不同于子弹作用在装甲车上的冲击力。纸拱桥抵抗静态外力的能力称为静强度。

我们的祖先很久以前就发现了拱形物体的这一特性，并将其应用于建筑中。各地发掘的东汉墓葬大多有“拱”形结构，说明1000年前中国的筑拱技术已经相当普及。

现存最古老的石拱桥是中国的赵州桥。赵州桥是由隋代石匠李春设计和监督的。建于公元616年，距今已有1300多年的历史。这座石桥横跨河北省赵县城南河，桥口呈弧形，宛如跨河长虹。在漫长的岁月里，赵州桥经受住了地震的摇晃，洪水的冲击，车马的碾压，依然屹立在渭河之上。(图1)赵州桥不仅有一个大的弧形拱门，而且在桥肩上还有四个小拱门。山洪爆发时，小拱门可以排走洪水。赵州桥的秘密就在拱门上。中国科技人员和工人继承和发展了拱桥建筑的传统，运用现代强度理论和工程创造了双曲拱桥。双曲拱桥的造型看起来和一般的空心拱桥没什么区别。但如果你走在桥下，你会发现它的肚子是凹进去的，好像是由几个自行车的挡泥板拼成的。真的是拱中之拱。这种桥的优点是造价低，荷载大，施工方便，节省材料。雄伟的南京长江大桥的公路引桥就是这种双曲拱桥。(图2)

双曲拱比单拱能承受更大的荷载，主要是因为双曲拱不仅在一个方向上拱起，而且在与之垂直的另一个方向上拱起。自行车的挡泥板就是这种双曲拱。受力时，力沿两拱方向传递更均匀；当某一局部应力过大时，双连拱能迅速自行调整平衡，使整个双连拱不会被局部应力破坏。

拱形结构可以用来造桥，另一个重要的用途是筑坝。尤其是双曲拱坝，由于拱顶的水压力可以均匀地传递到河岸，稳定可以由坚实的堤岸来维持，与完全靠自重平衡的重力坝相比，不仅可以减小体积，节省材料，而且具有一定的弹性，对地基的局部变形有一定的适应性，抗震性能好。

我们的脚上有一个“双拱桥”，意思是足弓正常的人的脚可以分辨出三个足弓:两个纵向足弓和一个横向足弓。

(3)桥梁的历史和发展现状:

在古代中国，木材、石头、藤条、竹子甚至皮革等天然材料都被用于建造桥梁。锻铁出现后，出现了简单的铁索桥。他们的实力很低。木、藤、竹、皮易腐，能保存至今的古桥多为石桥。中国古代著名的石桥有:河北赵州1安济桥、北京卢沟桥、泉州安平桥。

1900-1949时期，中国的桥梁建设几乎处于停滞状态，尤其是中国自己修建的桥梁项目很少。其中具有代表性的桥梁是杭州钱塘江大桥，由我国老一辈桥梁工程专家茅以升先生于1943年设计建造。(图3)

钱塘江大桥位于杭州大门六和塔附近。这是第一座由中国工程师设计和监理的双层公路和铁路桥。全桥长1453米，主桥长1072米，两侧引桥长381米。19311111举行开工仪式，1935通车。这座现代化的钢桥为沟通南北做出了突出贡献，也标志着中国进入了用钢造桥的全新阶段。

与此同时，国外桥梁已远超中国，钢铁技术达到顶峰，出现了第一次悬索桥建设高潮。著名的桥梁有:建于1931的纽约华盛顿大桥、建于1937的旧金山大桥和建于1932的悉尼钢拱桥。

从1950到1978，中国的桥梁建设经历了艰苦创业和曲折发展两个历史时期。武汉长江大桥(图4)和南京长江大桥已经建成通车。

南京长江大桥位于江苏省南京市，是中国桥梁建设的一个重要里程碑。主桥为连续桁架桥，长1.576米。南京长江大桥是一座完全靠自己的技术力量和国产材料建成的长江大桥。因此，它的建成标志着我国桥梁建设技术进入了独立自主的新水平和新阶段。

与此同时，国外桥梁呈现出多样化和各自能力的新趋势。斜拉桥成为主要桥型，日本和丹麦也开始实施宏大的跨海工程计划。

1979-1999，在这短短的二十年里，中国现代桥梁事业取得了令人瞩目的成就，迅速赶上了世界桥梁建设的先进水平。上海南浦大桥、杨浦大桥、徐浦大桥奠定了中国桥梁的世界地位。五座悬索桥同时建成:跨度452米的汕头海湾大桥、跨度888米的广东虎门大桥、跨度900米的西陵长江大桥、跨度1385米的江阴长江大桥、跨度648米的厦门海沧大桥，标志着中国正在走向世界桥梁王国。

在现代桥梁建设技术方面，中国已跻身世界先进行列。

目前，我国已能熟练建造大跨度、深水基础桥梁，桥梁建造技术居世界前列。据交通部部长黄振东介绍，我国在预应力混凝土梁式桥、各种拱桥、斜拉桥、悬索桥等建设方面都取得了技术突破和发展。中国先后建成了江阴长江大桥、虎门大桥、万县长江大桥、南京长江二桥等在国际上具有较高技术含量和影响力的重大工程。江阴长江大桥主跨1.385米，是20世纪中国建成的跨度最大的桥梁，在世界同类斜拉悬索桥中排名第四。万县长江大桥超长钢筋混凝土拱桥的设计和施工是国际创新技术，获2000年国家科技进步一等奖。虎门大桥施工成套技术获2000年国家科技进步二等奖。

新技术、新工艺和新设备的采用保证了我国桥梁建设的快速发展。截至去年底，全国共有公路桥梁24万座，865万延米，其中特大桥1139座，大桥12741座。这些桥造型优美，美观实用，成为当地一道风景。

桥梁作为一种跨度结构，其形状多种多样，主要受其跨度、材料、荷载、施工方法的影响，当然也包括人们的思想意识或审美倾向的影响。只是一些杰出的桥梁工程师，他们运用自己对工程结构的深刻理解，大胆、执着、创造性地设计了许多伟大的桥梁，如林同炎设计的反吊桥、曲线斜拉桥、翼展梁桥、预应力钢桥等。

2.方法背景:

(1)纸桥的制作方法和要求:

制作时间为35分钟

桥梁强度(两墩间)不小于15cm，桥梁宽度不小于5cm。

桥梁承重能力强，牢固(以重物重量为准)。

(2)科学研究方法:

(1)用直观演示的方式向学生展示各种桥梁用的物体，如工字钢、角钢(如图)，让学生明白通过改变纸的形状，可以增加软纸的强度，使其能承受一定的重量。学生自己做实验，通过改变纸张的形状来寻找更多增加纸张承重的方法，培养学生的探索、观察和分析能力；初步训练学生对常见事物的本质属性进行抽象和概括，形成对科学概念的概括、推理、归纳和综合的能力。

②学生查找资料或向老师、家长咨询“物体形状与力度的关系”及科学原理，收集、查阅有关桥梁设计、造型的资料和图片。训练学生学会收集、整理和初步运用各种信息，有目的地开展调查研究。并将收集到的数据和信息进行积累、分类和保管，树立信息积累的观念。

③学生分组作业。要求各活动小组根据本小组设计的图纸和制作要求密切配合，完成纸桥的制作。在制作过程中，注意用“记录纸”(或老师提供的数据表)记录相关数据。使学生学会处理观察和生产结果的科学方法。

④每个活动小组展示自己的作品，每个小组选出一名同学谈谈设计制作的感受。培养学生运用语言充分表达观察结果、生产过程和成品描述的能力。

(3)科学行为习惯的形成:

①通过独立完成查找资料、准备设计图纸等自主学习活动，培养学生的学习意识，掌握良好的阅读技巧，形成课后自觉阅读的习惯。

(2)活动小组合作完成纸桥制作，培养学生团结协作的团队精神。

(3)生产中注意记录数据，养成良好的科学行为习惯。

3.关键词:压力、压强、静强度和承载能力

设计理念

(a)活动的可行性和成功的原因:

1.

活动内容的选择符合学生已有的知识结构和认知水平，注重培养学生的综合知识和解决实际问题的能力。在活动中，他们综合运用了物理、数学、几何、美术、手工等多方面的知识和能力。

2.活动内容的选择具有一定的科技含量，研究、实验、生产的有机结合有助于培养学生的科技意识、科学方法和科学探索精神。

3.活动过程设计突出以学生为中心的教学过程，启发学生自主学习，主动探索，充分发挥学生学习的主动性和创造性。

4.根据活动内容，确定活动形式，精心设计活动流程，是一堂活动课成功的关键。

5.选择合适的活动形式，可以有效激发学生的学习兴趣，保持良好的学习状态。

6.

充分的课前准备是上好一堂活动课的前提和保证，包括:活动方案设计、资料收集、教师课前实验、研究、制作、教具、资料设备准备(视频、投影仪等。).

(2)活动要点:

1.活动以小组为单位，全班分成几个活动小组(每组4人)，以比赛的形式开展活动。

2.教师指导学生进行纸的强度和承载力实验，确定实验目的，为设计纸桥做准备。

3.课前要求学生收集桥梁和材料力学的图片，并在课堂上研究设计纸桥的制作图纸。

4.根据设计图纸制作纸桥。完成后，将显示该组并进行比较。

5.纸桥鉴定要求和标准:

①制作时间:35分钟(30分钟)

②墩跨20-25cm，桥面宽5-7cm(10分)。

(3)桥梁承载能力强，牢固(以重物重量为准)。如果跨度大，可以酌情加分。

(4)桥梁的优美造型(30分)

实施条件

1.学生运动器材

(1)材料:若干张八角纸，每座桥四张八角纸。

(2)用具:剪刀、浆糊、铅笔、橡皮、尺子、圆规、三角板等。

⑶架设物:书籍、纸箱或木块等。，学生可以随意选择。

2.教具和设备

(1)天平、砝码、石头等。

(2)录像机一台，电视机一台，实物投影仪一台。

3.现场要求

普通教室中的小组活动

4.讲师的人力资源

活动过程

(1)第一项活动:探索纸的形状与其所承受的重量之间的关系(或纸的强度测试)活动时间:45分钟。

1.导入:

通过视听演示的方式，向学生展示各种用于桥梁的物体，如工字钢、角钢(如图)，让学生明白通过改变纸的形状，可以增加软纸的强度，使其能够承受一定的重量。启发和引导学生通过改变纸张的形状来探索和寻找更多增加纸张承重的方法。

2.活动的发展

(1)教师巡视学生实验过程，随机指导。

(2)要求学生用文字、图表等不同形式把制作计划表达清楚。

⑶

将满意的设计图案做成宽度不小于5 cm、长度不小于15 cm的“桥面”，测量其承载能力。选择组内载荷最大的“桥面”并尝试分析载荷最大的原因(作为架设对象的书籍、纸箱或木块由学生自由选择)

(4)成果展示与交流

每组选一名同学，报告并展示该组的成绩，由该组同学进行补充。选择最佳设计方案。

3.安排本次活动后的任务和下一次活动的内容:

⑴活动结束后，找资料或向老师、家长请教“物体形状与强度的关系”及科学原理。

⑵根据本次活动的实验方法和对相关资料的研究，初步构思了纸桥的结构造型。

(3)收集和查阅有关桥梁设计和建模的资料和图片。画出纸桥的设计草图。

(2)第二项活动:纸桥设计活动时间:45分钟。

1.导入:

老师布置了这次活动的预定目标。

(1)通过与学生交流信息，使学生更好地理解物体的形状和强度之间的关系；

⑵通过展示获得的材料和纸桥草图，启发学生的思维。

2.活动:

⑴

首先，请观看一些桥梁的图片。本课要求每个小组根据每个学生的想法和收集的数据和图片，研究纸桥的设计方案，并绘制图纸。(设计时间为30分钟。)

(2)学生开始分组活动(教师巡逻)

3.活动概述:

课上同学们设计了纸桥的图案，不完善的地方还需要进一步修改，尤其是如何提高桥面的承重强度还需要进一步研究和探索，课余时间要用来做习题，为下节课做准备。

(3)第三项活动:做纸桥。活动时间:45分钟。

上课前，学生需要根据小组设计桥梁的计划准备相应的材料和器具。

1.视频导入:展示前两节课的活动过程。

2.活动:

最后一节课，纸桥设计，各组完成制图。本课需要活动。

根据本组设计的图纸，团队按照制作要求密切配合，完成了纸桥的制作。

3.活动要求及评价规则:(师生评价)

(1)制作时间为35分钟(30分钟)。未在规定时间内完成的，不允许本项得分。

(2)跨度(10点)

(3)承载力(30分)

(4)建模(30分)

5]创造力

[6]合作精神

2.作品展览:

选择几个已经完成纸桥制作的小组展示自己的作品，每组派一名同学谈谈设计和制作的感受。

◇活动总结:

(1)总结学生活动。

⑵在活动中肯定学生的创新能力和勇于探索、认真学习的学习态度。

(3)鼓励学生认真学习科学文化知识，掌握各种能力，成为跨世纪人才。

◇活动评估和总结

1.学生自评，老师总结。

2.请学生谈谈作品的设计思路、制作方法和制作经验。