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科学 · 六年级下册 · 工具与技术

为什么薄纸折一下就能承重?形状与强度的关系

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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关键要点

怎么给孩子讲明白

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。

做三张纸的对比实验。第一张平放在两本书中间,放上硬币——几枚就塌了。第二张折成瓦楞形(来回折成波浪),第三张卷成圆筒。同样的纸,能承受的硬币多出好几倍。

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。

再讲三角形为什么最稳。拿吸管和别针做一个三角形和一个四边形,用手推——四边形会变形成平行四边形,三角形推不动。因为三条边长度定了,形状就唯一确定了。

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。

孩子最容易错的 4 个地方

练一练(附解析)

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。

对应教材位置

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

常见问题

为什么折一下的纸能承重更多?

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

三角形为什么是最稳定的形状?

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。

在家怎么做这个实验?

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。

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