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这张图在讲什么
左侧主题与定位：用纸张、太阳能板、风机理解“结构”和“能量”。
中部四条选题：纸桥承重、太阳能小车、风力发电、材料隔热。
下方案例示范案例“纸质桥梁承重挑战模型”：发现问题 → 设计方案 → 动手制作 → 总结展示。
最底部一学期一件作品：结构类作业必须“同条件对比”，否则没有说服力。
四条选题，怎么选
纸质桥梁承重模型
纸桥怎样承载更重？
A4 纸、胶水/胶带、砝码或书、两个桥墩、尺
成果：最大承重数据 + 最优结构
太阳能驱动小车
光照强度如何影响车速？
太阳能板、小电机、车轮、车架、台灯、秒表
成果：速度-光照对比表
简易风力发电模型
叶片数量影响发电量吗？
小电机、扇叶、LED、风扇、万用表
成果：电压对比数据
材料隔热效果对比
哪种材料保温最好？
纸杯、棉花/铝箔/泡沫、热水、温度计
成果：降温曲线
示范案例
纸质桥梁承重挑战模型
目标：在同样用纸量的前提下，找出承重最大的桥面结构，并解释原因。
假设
瓦楞（波纹）结构的承重明显高于平板结构，因为褶皱增大了截面惯性矩。
材料清单
- A4 纸（每座桥限 5 张）
- 胶水或双面胶（限 1 支）
- 两个等高的桥墩（间隔 20cm）
- 砝码/书（每次加相同重量）
- 尺、剪刀
跟着做：四步操作指南
① 发现问题
- 先做一座“平板桥”，加载到塌，记录承重——这就是你的基准线。
- 提出可验证的问题：同样的纸，改变结构能否承重更多？
② 设计方案
- 画两种结构草图：平板桥、瓦楞桥（把纸折成连续三角波）。
- 统一条件：跨度 20cm、用纸 5 张、胶量相同、加载点在桥面正中。
- 约定破坏判定：桥面下挠超过 1cm 或结构断裂即停止。
③ 动手制作
- 瓦楞折法：每 1.5cm 折一道，折痕压实，波纹方向与跨度垂直。
- 桥面与桥墩要固定，防止加载时滑移。
- 逐级加载：每次加相同重量（如一本相同的书），停留 5 秒观察。
- 记录最大承重，拍照记录破坏位置（哪里先坏，说明那里最薄弱）。
④ 总结展示
- 画柱状图比较两种结构的最大承重。
- 尝试第三种改进（加拱、加斜撑），看能否再提高。
- 解释：为什么立起来的纸比平铺的纸更能承重。
- 展示“承重/用纸量”的比值，而不只是绝对重量。
工程化改造：把“需要”变成“功能”
| 要满足的需求 | 对应到方案里的设计 / 操作 |
|---|---|
| 要承重更大 | 瓦楞/拱形结构，用截面高度换承载力 |
| 要公平比较 | 限纸 5 张、跨度 20cm、胶量一致、加载点在正中 |
| 要过程安全 | 逐级加载、每次停留 5 秒、手不放在桥下 |
| 要能解释 | 记录破坏位置，判断哪部分最薄弱 |
先测试，再使用
- 两个桥墩等高（用水平尺或水面校验）
- 桥面与桥墩固定，轻推不滑移
- 砝码单块重量已知，加载梯度一致
- 相机/手机位固定，能拍到破坏瞬间
一次真实的迭代
问题第一座瓦楞桥承重只有平板的 1.2 倍，远低于预期
原因波纹方向与跨度平行，等于没增加截面高度
改法改为波纹垂直于跨度，折痕压实、增加上下蒙皮
复测承重提升到约 2 倍，破坏位置从跨中变为支座附近
记录表模板
| 结构类型 | 用纸张数 | 加载次数 | 最大承重(g) | 破坏位置 | 备注 |
|---|---|---|---|---|---|
建议直接照此表头画在实验本上，数据当场记录，不要事后补。
常见错误与纠正
| 常见错误 | 怎么改 |
|---|---|
| 桥面没固定 | 加载时滑移导致提前失效，先固定再测。 |
| 加载偏心 | 重物放偏会提前塌，每次放在正中。 |
| 用胶量不一致 | 胶水本身会加固，必须统一用量。 |
| 只测一次 | 同结构至少做两座，取平均，减少手工误差。 |
要交什么
- 两座以上纸桥实物
- 承重记录表
- 最优结构与原理解释（配照片）
安全提示
剪刀和美工刀由老师统一管理；加载时手不放在桥下；重物轻放，避免砸脚。