【正文】 有效的開拓學生的創(chuàng)新意識。另外雖然 同學們都知道橋梁是由橋面、橋墩等組成的，也知道橋梁的承受力與橋面形狀和所用的材料有關。但是由于學生平時較少接觸“壓力”、“形變”、“承重”等實際問題，所以他們雖然對物理中所學的力學知識有一些了解，但是很難與具體實際 中的事物聯(lián)系起來。通過本次試驗，可以讓學生自己觀察到什么樣的形狀是最可以承受重量。 本次活動就是通過紙橋的設計， 來進一步 熟悉設計的 一般過程的各個環(huán)節(jié)。 本次活動時間約需 45～ 60 分鐘，建議先安排設計和制作，第二節(jié)課再次完成測試， 效果可能比較好 ，時間也會比較寬裕 。 二、教學建議 1. 教師拿出一張 A3 白紙，均勻分成兩份，一半卷成直徑 20 毫米的圓柱型，另一半反復對折成 20 毫米寬的硬紙片。然后在講臺上放置兩張凳子，中間間隔 150 毫米，再把這兩個物體架在兩張凳子之間，兩端用膠帶紙固定。這時，教師再取出重物（可以是塑料袋中加入若干水的礦泉水瓶子）放置中央。結果我們每位同學都知道，直徑 20 毫米的圓柱型可以承受至少半瓶水的重量，而 20 毫米寬的硬紙片 只可以承受非常少的重量，甚至都放不了一個空瓶子。 由這個簡單的試驗引出今天活動的主題 —— 紙制橋梁的承重試驗，希望同學們認真思考，仔細制作，設計出自己最完美的紙制橋梁結構。 : （ 1） 如果沒有大量合適重量的標準砝碼，教師也可以選擇別的試驗用重物。重物有兩種，一種是裝有大半瓶自來水的 500 毫升的礦泉水瓶，每個凈重為 公斤；另一種是裝有小半瓶自來水的 500 毫升的礦泉水瓶，重量調(diào)整為 公斤。加重物時，教師在 20 公分左右木板兩端各綁上一個塑料袋，然后逐步往塑料袋中加入不同重量的礦泉水瓶， 每次加量為 公斤（兩端各加一個瓶子）。試驗時，把兩端綁有裝若干礦泉水瓶的塑料袋的木板放置在學生橋梁模型的中央，來測試哪個小組設計并制作的橋梁結構承受力最大。 （ 4） 試驗完成后， 最好安排 由得分優(yōu)秀的小組介紹他們作品的制作方法。然后教師與學生一起仔細研究好討論這些橋梁結構的特點，并分析出這個橋梁模型結構為什么會有比較高的承受力的原因。 （ 5） 試驗完成后，如果大多數(shù)學生都有比較高的學習興趣的話，教師可以把這個活動繼續(xù)深入下去。我們可以再發(fā)給學生 2 張 A3 鉛化紙和幾根普通的白線（選擇彈力較小的線），讓學生回家后用 這些工具重新設計和制作一個橋梁模型，再來測試一下，哪個小組的作品結構是最好的。 問題討論 （ 1）橋梁的設計體現(xiàn)了設計過程中的哪幾個環(huán)節(jié)？ 《通用技術 學生活動手冊 必修 1技術與設計 1》教師參考 2020 年版 版權屬浙江省教育廳教研室 提示 ： 橋梁的設計體現(xiàn)了設計一般過程中的：發(fā)現(xiàn)與明確問題、制定設計方案、制作模型、測試和評估模型這幾個環(huán)節(jié)。 （ 2） 為什么 相同材料、 同一種形狀的橋梁 其承重力會有差異？ 提示 ： 影響結構的強度主要有三要素，除了材料和結構的形狀外，結構中各構件的連接方式（例如膠水的多少、連接處的大小等） 也有很大的影響。另外， 制作的紙橋的精細程度也有 很大的影響。 （ 3）如果用 2 張 A3 鉛化紙和幾根普通的白線（選擇彈力較小的線），我們?nèi)绾卧O計橋梁才能使橋梁達到最大承受力？ 提示 ： 材料的增加可以使結構有更多的選擇，還可以在薄弱的地方進行加固。白線這種新材料的加入，可以做成懸索橋結構，也可以用來捆綁和加固。具體的設計方案由各小組自行完成。 （ 4）觀察生活中真實的橋梁，嘗試分析這些橋梁有很高的承受力的原因？ 提示 ： 生活中的橋梁 在設計和施工時， 主要 需要 研究橋址 的選擇；決定橋梁孔徑； 考慮通航和線 路要求以確定橋面高程；考慮基底不受沖刷或凍脹以確定基礎埋置深度； 設計導流建筑物等；橋式方案設計；橋梁結構設 計；橋梁施工；橋梁檢定；橋梁試驗；橋梁養(yǎng)護等方面。 在建橋材料方面，以高強、輕質(zhì)、低成本為選擇的主要依據(jù)，近期仍以發(fā)展傳統(tǒng)的鋼材和混凝土為主，提高其強度和耐久性。對于建筑鋼材的脆斷機理、初始幾何缺陷等，以及混凝土材料的非彈性問題 (收縮徐變以及疲勞等 )，將繼續(xù)作充分的研究，使能正確控制結構的受力和變形。至于碳纖維塑料等在橋梁上的廣泛應用，還必須在降低成本以后才有可能。 在橋梁勘察設計方面，隨著交通事業(yè)的迅速發(fā)展，大跨度或復雜的橋型將不斷涌現(xiàn)。高速公路的發(fā)展，對橋梁設計亦將提出新的要求。在橋式方案設計中，將有可 能利用結構優(yōu)化設計理論，借助電子計算機選出最佳方案。 在結構設計計算中，采用空間理論來分析橋梁整體受力已成為可能；以概率統(tǒng)計理論為基礎的極限狀態(tài)設計理論，將進一步反映在橋涵設計規(guī)范中，使橋梁設計的安全度得到科學合理的保證。橋梁美學作為時代、民族的文化在某些方面的反映，將愈來愈受到人們的重視：橋梁的面貌將蔚為大觀。 在橋梁施工方面，對施工組織將充分利用電子計算機進行經(jīng)濟有效的管理。在施工技術中，將不斷引用新技術和高效率、高功能的機具設備，借以提高質(zhì)量、縮短工期、降低造價。如采用激光測量控制結構的精確定位；引用 自升式水上平臺克服深水基礎的困難；利用遙控設備在沉井、沉箱中挖基，以減少勞動強度并避免人身危險；利用高質(zhì)量的焊接技術，借能推廣工地焊接等，此外，裝配式橋梁也將有所發(fā)展，以使結構和構件標準化，生產(chǎn)工業(yè)化。 在橋梁養(yǎng)護維修方面，要求對既有橋梁建立完善的技術檔案管理制度。在橋梁維修檢查中，引用新型精密的測量儀表，如用聲測法對結構材料的缺陷以及彈性模量進行測定；用手攜式金相攝影儀檢查鋼材的晶體結構俾能及早進行加固防患于末然，以便延長橋梁的使用壽命。 《通用技術 學生活動手冊 必修 1技術與設計 1》教師參考 2020 年版 版權屬浙江省教育廳教研室 三、參考資料 橋梁結構知識 橋梁的組成部分與各部分的作用 一 根樹干架在兩岸就形成了一座最簡單的單孔獨木橋。其所承受的重力（豎直的）或外力（豎直的或水平的），叫做荷載。樹干作為梁，起承受重力的作用，在橋梁上的學名就叫做承重結構。 如果木頭的長度小于兩岸的距離，則可在兩岸之間設立一至數(shù)個木的或磚、石砌筑的支承物，然后在支承物與支承物之間及支承物與河岸之間架設由若干根木梁組成的承重結構，于是便形成了多孔橋。 為了防止河岸在承重結構的壓力作用下崩塌，則可緊貼河岸用石塊或木排樁做成擋墻，將承重結構支承在擋墻上。又為了便于通行，可在并排的木梁上鋪上小圓木或木板，做成橋面。 此時 橋面與承重結構統(tǒng)稱橋的上部結構。兩岸之間的支承物稱作橋墩；岸邊的支承物兼擋墻稱作僑臺。橋墩與橋臺統(tǒng)稱為橋的下部結構。上部結構是跨越部分，又稱跨越結構或橋跨結構；下部結構是支承部分，又稱支承結構。 上部結構 近代橋梁由于所承受的載重和跨度都比較大，結構就比上面說的要復雜一點。拿上部結構來說，如果承重結構是梁，就叫做主梁，可以用鋼（鋼板栗、鋼箱梁、銅街梁）、鋼筋混凝土（跨度不大時）或預應力混凝土做成。承重結構如果是拱，就叫做主拱（多于一片拱時拱肋）；如果是懸索，就叫做主索或大纜。 上承式（橋面在承重結構的上 方）鐵路鋼桁梁的組成部分，其鋼軌鋪在枕木上，枕木鋪在縱梁上，縱梁支承在橫梁上，橫梁支承在主梁（行架式承重結構）上。 此時鋼軌與枕木部分叫做橋面，縱梁與橫梁部分