经济发展的金丝带-----纸桥的设计与制作

1经济发展的金丝带------纸桥的设计与制作秦皇岛市山海关区南园中学八年七班张一鸣赵冰洁王堃宇司空见惯的桥梁也许在同学们看来并不重要，但是综观世界著名城市，比如：澳大利亚的墨尔本、奥地利的维也纳、加拿大的渥太华、法国的巴黎等，城市的空间结构布局都是通过桥梁建设来实现跨江经济发展的。在世界经济迅速发展的今天，桥梁的设计与建造，成了经济发展的一条金丝带。所以，我们把此次研究学习小组的活动主题确定为“经济发展的金丝带-----纸桥的设计与制作”。在老师的指导下，经过各位同学的协作和近一个月的努力，我们制作出了承重较大的纸桥作品。下面简要汇报如下：一、问题的提出：在伟大祖国60华诞来临之际，我校开展了“爱祖国，爱家乡”的活动。当我们搜集资料时发现：家乡的中铁山桥集团有限公司在全国乃至全世界的声誉可高了！自建厂以来，已建成十九座长江大桥，十二座黄河大桥，人民大会堂房屋钢架结构也出自桥梁厂。最近，山桥集团又把两座中国钢桥飞架在多瑙河上，在海外赢得了很高的赞誉。强烈的爱家乡之情使我们对桥梁建设产生了兴趣，特别是我们学习了简单的力学知识，这就激发了我们几个同学当“工程师”的愿望，我们决定联合起来，一起研究学习桥梁的设计与制作过程。二、研究性学习的目的：通过查找资料，反复试验，动手制作，做出承重力最大的纸桥。在设计制作的过程中，主动了解学习相关物理知识，拓展知识面，发扬不畏艰难，勇于探索的创新精神，培养自己观察、分析、推理、归纳的能力。三、可行性分析:对于此次研究活动,我们事先进行了充分的讨论研究与准备,合理分工,各尽其能。纸桥承重实验方案设计，实验过程，对数据的处理分析，选择最优设计过程由我们三人合作完成；上网查资料由张一鸣负责；赵冰洁负责展板的设计与制作；王堃宇同学负责通过校园广播播报纸桥设计进展情况。同时，我们得到了山桥集团总工程师曹叔叔（杨秀梅老师的丈夫）的帮助，他给我们提供了润扬长江公路大桥的建设过程照片，讲了许多建桥的故事。也得到了科技老师齐占宾、物理老师李凤元，综合实践教师秦君侠的理论支持与具体指导，成果展示活动得到了校长张海东、学校政教处、教务处、团委的大力支持。因此，这些有利的条件确保我们顺利地完成此次活动。四、研究性学习的计划：2第一阶段：提出问题，确定课题；第二阶段：上网查阅相关资料，分类筛选、整理。向教师、家长请教“物体形状和强度的关系”及科学原理，与科技老师协调，约定实验时间，准备实验器材。第三阶段：设计实验方案，反复发现新问题，反复实验，记录数据，对数据进行处理分析，探究物体形状与载重量的关系。第四阶段：设计完整纸桥图纸，依据图纸反复建造纸桥，制成承重最大的纸桥作品。第五阶段：通过校园广播站播报我们小组纸桥研制的进展情况，并办主题展板，展示纸桥制作过程和作品，撰写心得体会和研究报告。五、综合实践活动的具体过程：（一）搜集到的相关资料：1、我国桥的历史与发展现状见附件一2、中铁山桥集团中铁山桥集团有限公司简介见附件二中铁山桥集团建造的大桥图片见附件三润扬大桥建设过程照片见附件四中铁山桥集团辉煌业绩见附件五中国钢桥飞架多瑙河见附件六刘之义车间走出的革新大王见附件七3、物体形状与承重之间的关系见附件八（二）反复试验制作过程：纸桥承重实验一理论依据：工程力学知识可知：改变纸的截面形状，可以提高其抗弯系数，进而提高纸的承重性。实验目的：通过纸的不同几何形状承重性的对比实验研究，选择合适的纸管形状来搭建纸桥。实验设计：由于常见的T形，工字形或者其他型材折纸难度系数较大，不易塑形，所以，我们选择把纸折成截面为圆形、三角形、正方形三种几何形状的纸管，然后把多个纸管并排放在一起，比较其承重性能的高低，实验并记录数据，得出实验结论。实验材料：A4纸双面胶1卷（统一）实验工具：剪刀、刻刀、铅笔、橡皮、直尺、圆规、三角板等实验人员：张一鸣、赵冰洁、王堃宇。3实验记录表根数截面积(cm²)周长(cm)承重(g)三角形53.14/44.05350圆形53.14/43.14400正方形53.14/43.54250实验结论：相对比较后，得出圆形截面承重性较强，而且同面积下比其他两种形状省材料。提出新问题：圆形纸管由于易操作，抗弯性较强，以后试验均选用圆形纸管来做，但同时，我们想到：不同的圆形纸管直径，其承重能力一样吗？纸桥承重实验二理论依据：我们所用圆形纸管相当于一个截面为圆环的构件，由工程力学的公式：可知，抗弯性能与纸管直径大小有关。实验目的：通过纸的同一几何形状，不同尺寸承重性的对比实验研究，选择最佳直径尺寸搭建纸桥。实验设计：在实验一的基础上选取圆形截面形状，按照纸管直径不同尺寸（粗细程度）比较其承重性能的高低，反复实验并记录数据，得出实验结论。实验材料：A4纸双面胶1卷（统一）实验工具：剪刀、刻刀、铅笔、橡皮、直尺、圆规、三角板等实验人员：张一鸣、赵冰洁、王堃宇。项目形状050100150200250300350400根数截面积周长承重三角形圆形正方形34132ZDW（）4实验记录表（cm）根数截面积(cm²)周长(cm)承重(g)133.14/43.143501.538.07/44.61400233.146.28550实验结论：单层纸管的承重性与粗细程度有关。纸管越粗，其承重能力越强。发现新问题：本试验选择的是单层纸管，整体承重性都不高。如果增加每个纸管的层数，是否能提高其承重性呢？纸桥承重实验三理论依据：由圆环的抗弯系数公式：可知：增加纸管的厚度，相当于减少α值的大小，能够提高抗弯系数的值，进而提高其承重性。实验目的：通过圆形纸管的不同尺寸，不同层数承重性的对比实验研究，选择最佳层数的纸管来搭建纸桥。实验设计：在实验二的基础上按照圆形纸管不同粗细程度，不同层数比较其承重性能的高低，反复实验并记录数据，得出实验结论。项目直径0100200300400500600根数截面积周长承重直径1cm直径1.5cm直径2cm34132ZDW（）dD5实验材料：A4纸双面胶1卷（统一）实验工具：剪刀、刻刀、铅笔、橡皮、直尺、圆规、三角板等实验人员：张一鸣、赵冰洁、王堃宇。实验记录表（多层纸管：一张A4纸卷一个纸管，直径固定，层数不定）（cm）根数截面积(cm²)周长(cm)承重(g)133.14/43.149001.538.07/44.61950233.146.28970综合分析实验二和实验三数据，得出结论：多层纸管的承重性与粗细程度、层数两个因素有关，层数越多，承重性越强。提出新问题：基本纸管的形状及尺寸、层数已经选择好后，就需要设计整体桥的结构了。什么形状的桥身更能承重呢？（三）依据图纸反复制作纸桥的过程：纸桥承重实验四理论依据:在桥的整体结构选择上，借鉴实体桥的形状，选择了三角形桥、直拉式桥、斜拉式桥三种，尤其是三角形桥利用三角形稳定性和不易变形等特点，采用多层复合结构作桥面，既能提高桥面的承重性能，又能节约材料。实验目的：在前三个实验基础上，选择最佳的整体结构来搭建纸桥。实验设计：在前三个实验基础上，按照事先设计的图纸及方案搭建三种纸桥，并反复试验，比较其承重性，记录数据，得出实验结论。项目直径01002003004005006007008009001000根数截面积周长承重直径1cm直径1.5cm直径2cm6实验材料：A4纸双面胶1卷（统一）透明胶带纸实验工具：剪刀、刻刀、铅笔、橡皮、直尺、圆规、三角板等实验人员：张一鸣、赵冰洁、王堃宇。过程记录见所附试验记录表。纸张数承重Kg三角形桥4070直拉桥5030斜拉桥5025实验结论：纸桥的承重性不仅与前三个实验数据有关，而且还与纸桥的整体形状、结构、制作的手法、材料的性能、承重位置等多种因素有关。试验成果：本次试验我们制成了承重70千克重的纸桥。（四）展示与交流：（见过程照片）部分学生心得小纸桥大智慧——参加纸桥制作实践活动心得之一山海关南园中学八年七班赵冰洁本学期，利用活动课时间，我参加了纸桥制作实践活动,掌握了很多桥梁知识，对桥历史文化、结构有了更深的了解，觉得受益匪浅.从此次活动中我学到项目结构010203040506070纸张数承重Kg三角形桥直拉桥斜拉桥7了许多课本上没有的东西,激发了我对科学实践活动的兴趣。在活动中，老师带领我们欣赏了古今中外各种桥的图片，观察桥的材料与结构形式，分析了承重的原理或原因。并引导我们分析：图片上的桥用的是混凝土、钢铁、石头等材料，特点是坚固耐用，那么，设想，普通的纸能行吗？于是我们带着好奇做起了试验：用一张白纸搭一个平板桥，架在模拟河之上。试验它上面能放多少木块？结果可想而知，一块也不能放。失望之余，老师引导我们：谁能想个办法，怎样改变一下“桥面”的形状，使“桥面”的承受力大一些？我们小组激烈的讨论起来，有的说：圆形筒；有的说：三角形；有的说：正方形。各抒己见，争论不止。究竟孰对孰错，做实验证明吧。我们设计好方案之后，分工合作，各做了圆形、三角形、正方形的纸筒各5个，分别贴在一张大小相同的纸板上，分别在“桥面”上放置木块，记录下纸桥的形状和放木块的数量，比较之后，一目了然。不做不知道，一做下一跳：小小白纸制作的桥，最多能承受7块木块的重量！好神奇哟！这项活动，老师让我们自己想，自己设计试验，既锻炼了创新能力，又培养了动手能力，真是一举两得呀！这种活动不仅能让我学到了知识，还可以开发我的智力,拓展我的思路。从我自己的动手操作到后来观察其他对手的装置,让我了解了很多动手制作的诀窍呢。我从小就对这类活动很感兴趣,曾经获得过创新大赛奖呢。刚好趁此次机会试试自己的实力,也顺便圆自己一个小小的梦想——当一名科学家。研究性学习活动，想说爱你不容易——参加纸桥制作实践活动心得之二山海关南园中学八年七班赵冰洁纸桥制作的几次实践活动过程中，我们成功过，失败过，原地踏步过，退缩过，高兴过，沮丧过。。。尽管参加活动之初有很高的兴趣，但是要想成功，真的不是仅有兴趣爱好就足够的！我深深地体会到：1、在制作过程中，经历N次失败之后，我才真正明白什么叫做“经验”。在整个活动中，老师一直让我们学生自己去想、去说、去找、去统计、去分析。自主地在小组长的带领下开展活动。由最初的盲目性和不知所措，到后8来的充满信心和成功体验，我们不断地获得了能力发展和深层次的情感体验。以前，我们经常说，经过了什么什么事情，我们取得了哪些‘经验’。原本以为就是一些观念性的东西。现在，我认为：应该把‘经验’拆开来解释。‘经’是‘亲身经历’，也就是我们已经亲身经历的一些事情，‘验’，就是我们在亲身经历中的情感体验，只有亲身经历的东西，它的情感体验才是最有深度的。2、从这次活动中,培养了团结合作、积极进取、敢于创新的良好品质，是我们心智更加成熟与完善。一个人的力量毕竟是有限的,而一群人就不同了.就像一根筷子容易被折断,一把筷子却不容易被折断一样.就是因为团队的力量如此强大,我们只有合作才能取得更大的进步,获得更好的发展.我们小组成员之间分工合作，配合默契，当遇到困难时，相互欣赏，相互鼓励，取长补短,互补互利，我们彼此间不仅了解了活动过程中的高兴和苦闷，失败和成功。更重要的是，在失败之后的感悟，以及能够重振旗鼓，动脑筋再尝试，最终完成任务的情感体验和毅力的锻炼，这是我这次活动得到的最大的启示。总之，在科技实践活动中，我们能有充分的机会体验到生活与劳动的意义，有充分的机会体验研究与创造的价值，有充分的机会体验合作与分工的重要。在经历体验中我们的心智才会变得更加成熟与完善。失败也是一种收获——参加纸桥制作实践活动心得山海关南园中学八年七班张一鸣这么多天来，我们“纸桥的设计与制作”活动小组的三位同学，经过多次方案论证，动手实验，努力在寻找承重较大的纸桥设计方案，我们对自己设计制作的纸桥充满期待，总是希望它的承重能力比以前做过的任何一座桥的都大。每每轮到放重物这一环节，大家的心都提到了嗓子眼儿，担心新加上的重物成了压垮纸桥的最后筹码。我们小心翼翼地往上放，但纸桥还是一次次地被压垮了、砸坏了。上次做的桥承重能有500克，这次放到400多克桥就塌了，上次做的桥承重能有4000千克，这次放到3