探究不同结构纸桥的承重能力结题报告

1、探究不同结构纸桥的承重能力班级：高二（2）班指导老师：裘军平小组成员：王霖珉王轩堃赵晖邬炳科邬璐雪蒋洒洒傅丽琴组长：王霖珉一、课题背景说明在现实生活中，桥梁扮演了一个十分重要的角色，它使人们的出行和物质的运输更加方便快捷。一座 桥往往是所有设计人员智慧的结晶，其中蕴含了力学、地理等知识。我们希望通过这次探究来发掘桥梁中 蕴含的力学知识。二、课题研究的意义及目的进行本课题的研究，我们可以把我们学习到的知识用于实践当中，提高我们的动手能力，培养发散性 思维，提高思维的严谨性与完整性，进而培养善于发现、勇于探索、敢于动手实践的科学精神。三、调查的目标及内容研究目标：用有限的材料（一张铅画纸）设计出几

2、种不同结构的纸桥，通过探究这几种不同结构纸桥的 承重能力，发掘桥梁设计中蕴含的力学知识，并探索出几种承重能力强的纸桥结构。研究内容：几种不同结构的纸桥的承重能力。四、研究的方法与过程主要方法：实验法研究过程安排：第一阶段：准备材料。目标：准备相关材料。负责人：王霖琅第二阶段：设计并制作模型，进行实验。目标：通过小组成员的讨论和手工制作，设计并制作出几种不 同结构的纸桥，测量其承重能力。负责人：蒋洒洒 第三阶段：总结实验，撰写实验报告。目标：探索出几种承重能力强的纸桥结构以及对较差结构的改进， 然后撰写实验报告。负责人：王轩堃 第四阶段：结题。目标：整理材料，完成结题工作。负责人：赵晖五、纸桥模

3、型设计、制作及测量承重能力（详见附页：实验报告）为使实验结果更能反映力学规律，我们统一采用30cmX5cmX4cm的长方体纸桥，通过设计其内部结 构来改变纸桥的承重能力。经过我们小组成员的讨论和合作，我们最终制作了以下七种不同结构的纸桥，并分别用300 ml水瓶测 量了它们的承重能力。六、实验总结：通过设计制作不同结构的纸桥并分别测量它们的承重能力，我们得出了以下几点内容（引自实验报告）：（一）圆形桥面受到压力时，它会逐渐变为类似于拱形的样子，也就是圆底部的半弧向上弧，使力有 一个循环从而可以更好地抵消力。可见，这也可以证明为什么古代会出现各式各样的拱桥，而 有些至今仍在使用。W形桥面就是在无

4、限地分解力，通过实验可以得出纸折的棱越多，那么其 承受压力的能力就越强。（二）W形和M形是有区别的。W形没有把两边的纸片利用进去，而这恰恰就是其破绽之处， 压力容易使此两处发生形变，也减小了旁边几个棱的作用效果。若把W形倒过来，变成 M形，那就好一些了，承重能力也就更强。（三）对于架在两个桥墩上的纸桥，当中间挂一个水瓶，它受到水瓶向下的压力以外，还受到两桥 墩向上的支持力。综合作用下桥面会发生弯曲形变，并产生相应的应力。在弯曲的过程中，纸 桥的上表面处于弯曲的内层，受到向内的挤压力；纸桥的下表面处于弯曲的外层，受到向外的 拉力；纸桥的两个侧面由于上下受力方向不同，必然会弯曲。纸本身具有较强的抗

5、拉能力，但 抵抗压力能力很弱。也就是说，在纸桥承受水瓶重力的时候，首先被破坏而出现折痕的是受到 挤压力的上表面，这是我们最不愿意看到的。因此，要想纸桥能够承受一定的重量，就必须提 高上表面的抗压能力。七、感想：经过一学年的研究性学习，我们获得了几个重要的体会。研究性学习让我们认识到合作的重要性，让我们让我们认识到只有每个人竭尽全力、只有相互之间默 契配合，才能成功完成一个课题的研究。研究性学习教会了我们如何去和别人交流、如何面对茫茫不可预知的未来、如何探索研究规划、也告 诉了我们实践的重要性。研究性学习锻炼了我们各方面的能力，如数据的收集、处理和分析，也增长了我们的社会经验。以上是我们的研究性

6、学习的结题报告，谢谢！附页（实验报告）：一、实验名称：探究不同结构纸桥的承重能力二、实验参与人员：王霖珉 王轩堃 赵晖 邬炳科 蒋洒洒 邬璐雪 傅丽琴三、实验日期和地点：实验日期：2010年11月7日、14日，2011年4月3日、30日。实验地点：奉化中学劳技教室。四、实验目的：用有限的材料（一张铅画纸）设计出几种不同结构的纸桥，通过探究这几种不同结构纸桥的承重能力， 发掘桥梁设计中蕴含的力学知识，并探索出几种承重能力强的纸桥结构。五、实验类型：综合型实验。六、实验原理：物理力学知识。七、实验内容：（一）设计七种不同结构的纸桥。（二）分别测量这七种纸桥的承重能力。（三）讨论实验结果，总结。八、

7、实验环境和器材：（一）实验环境：劳技教室；（二）实验器材：剪刀，双面胶，铅画纸，直尺，木条，300ml水瓶若干个。九、实验步骤：讨论纸桥结构一制作纸桥一测量纸桥承重能力一讨论实验结果一总结实验（一）纸桥外观（32cm X 5cm X 3cm ）：（二）纸桥结构：号纸桥（对照）号纸桥号纸桥号纸桥号纸桥号纸桥号纸桥（三）承重能力测试方法:取两把等高平整的凳子，放在平整的地面上，相距约20cm。将纸桥放在凳子中间，纸桥上放一小木条（减小压强）。将300ml的水瓶灌满水（重约300g），每两个用细线绑住瓶子的上口。测量时 将细线挂在木条中央，同时观察纸桥的形状变化。当纸桥完全损毁时纪录挂上的水瓶对数。

8、重复试 验一次。十、实验结果：承重能力（水瓶对数）实验序号纸桥编号一二号纸桥00号纸桥45号纸桥23号纸桥44号纸桥12号纸桥55号纸桥10显然，号纸桥、号纸桥、号纸桥的结构较合理，抗压、抗拉能力较强，承重能力较强， 而其余编号的纸桥存在抗压能力或抗拉能力上的不足，尤其是在抗拉能力上。十一、结果讨论（一）圆形桥面受到压力时，它会逐渐变为类似于拱形的样子，也就是圆底部的半弧向上弧，使力有一个循环从而可以更好地抵消力。可见，这也可以证明为什么古代会出现各式各样的拱桥，而 有些至今仍在使用。W形桥面就是在无限地分解力，通过实验可以得出纸折的棱越多，那么其 承受压力的能力就越强。（二）W形和M形是有区别的。W形没有把两边的纸片利用进去，而这恰恰就是其破绽之处， 压力容易使此两处发生形变，也减小了旁边几个棱的作用效果。若把W形倒过来，变 成M形，那就好一些了，承重能力也就更强。（三）对于架在两个桥墩上的纸桥，当中间挂一个水瓶，它受到水瓶向下的压力以外，还受到两桥墩 向上的支持力。综合作用下桥面会发生弯曲形变，并产生相应的应力。在弯曲的过程中，纸桥 的上表面处于弯曲的内层，受到向内的挤压力；纸桥的下表面处于弯曲的外层，受到向外的拉 力；纸桥的两个侧面由于上下受力方向不同，必然会弯曲。纸本身具有较强的抗拉能力，但抵 抗压力能力很弱。也就是说，在纸桥承受水瓶重力的时候，首先被破坏而