同样一张纸,平放着一压就塌,但折成瓦楞形或卷成圆筒后,却能承受不小的重量。这说明物体的承重能力不只取决于材料,更取决于形状。改变形状增加强度,是建筑和工程中最常用的方法之一。
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这一课的魅力在于结果出乎意料。一定要让孩子亲手做,光看图没有冲击力。
让孩子自己说出结论:材料没变,变的是形状。这就是「结构」的力量。
然后带孩子找生活中的例子:铁塔、桥梁、屋顶、自行车车架都是三角形;纸箱内衬、瓦楞屋顶是波浪形;水管、易拉罐是圆筒形。看懂了这些,会觉得世界都不一样了。
1. 同样一张纸,怎样放能承受更多重量?
折成瓦楞形或卷成圆筒。平放的纸一压就塌,改变形状后承重能力大幅提升。
2. 为什么三角形比四边形稳定?
因为三条边的长度确定后,形状就唯一确定了,无法变形。四边形边长不变时仍能推成平行四边形。
3. 举出三个生活中利用形状增强的例子。
铁塔和桥梁的三角形支架、纸箱的瓦楞内衬、圆筒形的水管和易拉罐。
4. 做纸承重实验时要注意什么?
控制变量:三张纸大小相同、支撑跨度相同、加重方式相同,只改变形状,结论才可靠。
| 学科年级 | 小学科学 · 六年级下册 |
|---|---|
| 单元 | 工具与技术 / 形状与结构 |
| 主要教材 | 教科版六年级;苏教版、人教鄂教版在五至六年级安排 |
| 学完要会 | 理解形状影响强度;知道三角形最稳定;会设计对比实验;能识别生活中的结构应用 |
| 后面会学到 | 力学与工程结构(初高中)——「形状决定性能」是工程设计的核心思想 |
因为形状改变了受力方式。平纸受压时容易弯曲、失稳;折成瓦楞形后,每一道折痕都成了「小梁」,把压力分散并转化为沿纸面的力,而纸沿着自身方向的抗拉能力很强。材料没变,是结构变了。
因为三条边的长度一定,三角形的形状就唯一确定了,无论怎么推都不会变形。四边形就不同——四条边长度不变,仍可以被推成扁扁的平行四边形。这就是铁塔、桥梁、屋架都用三角形的原因。
准备三张同样大小的 A4 纸和两摞一样高的书。第一张平铺在两摞书之间,往上放硬币数一数塌之前放了几枚;第二张折成波浪形(瓦楞),第三张卷成筒,重复测试。务必保持跨度和纸张大小一致,结果才有说服力。