为了让学生领略到科创的美好与艰辛,激发他们的探索精神和挑战精神,培养创新能力和实践能力,近日,我校高一年级物理组组织了主题为“创意吻薄纸,桥梁承梦想”的纸桥承重大赛。
教务处主任赵兴雅、高一年级主任郭维英出席,高一年级物理组全体教师及各班参赛选手齐聚一堂,比赛由高一年级物理组组长张海月主持。
高一年级全体理科生参加比赛。3至4人组成一个团队,每个团队制作一座承重桥,共有91座桥参赛。
比赛要求
1、材质
(1)最多使用20张A4打印纸,可以通过裁剪、折叠的方式制作成各种形状;
(2)仅限使用普通胶水(浆糊、固体胶)连接各个部分,不得使用透明胶带、热熔胶等材料。
2、纸桥参数
(1)桥梁要求做工完整、稳定;
(2)纸桥平放时,桥面最低处距地面不得少于5cm,承重点和地面之间必须架空;
(3)两桥墩的最近距离不得少于20cm;
(4)桥面上能稳定放一个直径12cm的圆盘;
(5)纸桥全重不超过100克。
3、评估标准
(1)0kg起,逐量添加重物;
(2)在参赛选手所报出的最低承重量基础上逐量添加重物;
(3)添加重物后5秒后,纸桥未倒塌视为有效承重量;
(4)以倒塌时的承重量为最大承重量;
(5)因桥身不平衡致使桥梁倒塌则视为无效;
(6)承重最大值相同的桥梁以自重小者取胜。
原理
纸桥承重,是利用桥上锥形、三角形、圆柱形等一些承重力的部件,来分散或间接抵消外来压力,具有较高的科技含量、知识密度以及对材料性能的深刻认识。桥的破坏样式多种多样,有结构点受压破坏、纸带受拉破坏、杆件受弯破坏及其他破坏。从承重的大小可以看出桥的结构形式是否合理,桥的各构件协调是否到位。小小的纸桥能够承受上百斤的重量,体现了结构和力学的完美结合。
部分纸桥展示
比赛过程
比赛成绩
经过激烈角逐,按成绩共评出7个特等奖,1个一等奖,2个二等奖,3个三等奖,16个优胜奖。其中,来自高一(12)班的张瀚心、李滈、陈禹岐三位同学制作的纸桥成绩最为突出,桥重仅57.9g,承重却达到了65.5kg!
实践过程与感言
三位同学介绍,在参与语文学科“乡土中国”活动时,他们查询了北山公园的揽辔桥,通过对全国拱桥资料的分析,发现拱桥均匀承重能力最强,适合本次比赛,因此确定了制作拱桥的想法。在设计时,他们采用圆弧形的桥拱,并通过画图纸计算出所需纸卷长度。在整体材料上,采取了六边形的空心纸卷,虽然比圆形增加了使用材料,但纸卷间接触面积会更大,可以增加水平强度。
制作过程异常艰辛。在卷纸卷时,他们试着将每一层都涂抹胶水,以此增加纸卷的硬度且不增加过多的重量,但涂抹了胶水的纸条也更容易在卷的过程中断裂。最后,经过二十多个小时努力,终于完成了最初的桥体。制作完成后,他们发现桥面会将垂直方向受力的一部分化为水平方向受力,而纸卷间连接相对不够牢固,于是又进行了改良,在桥墩底部使用纸条连接抗拉。
三位同学表示,从设计到实践,从尝试到测试,不仅仅是对物理的探索,更是对自己的一次磨练。在比赛时,虽然对纸桥的承重能力有自信,但还是带着一丝不安,因为赛前从没测试过65kg的重量,没想到这座桥竟然成功承受住了!这让他们收获了满满的成就感。在今后的物理学习中,他们将继续将理论和实践相结合,更好地理解物理知识,也感谢本次活动给他们提供这样一个机会。
总结
此次纸桥承重比赛,学生们大胆尝试,敢于创新,从构思到设计,从灵感到实践,都体现着他们的智慧和艺术感。在纸桥拼接搭建的过程中,既发扬了团队精神,提高了合作能力,又丰富了的课余生活,让学生们了解了与建筑结构有关的知识,更好地提升了综合素养。