超实用小学科学实验手工制作教程，开启趣味科学探索之旅

《有趣的纸桥承重实验手工制作教程》

实验目的

通过制作纸桥并测试其承重能力，了解桥梁结构原理,培养动手能力和科学探究精神。

实验材料

1. 纸张：选择较厚、韧性好的纸张，如卡纸或瓦楞纸，至少准备 5 - 10 张。
2. 剪刀：用于裁剪纸张。
3. 胶水：最好是白乳胶,粘性较强。
4. 书本：若干本,用于搭建桥墩。
5. 重物：如砝码、小石子、硬币等,用于测试承重。
6. 直尺：辅助测量和裁剪。

实验步骤

（一）设计纸桥图纸（前期准备）

1. 在纸上简单画出纸桥的设计草图，思考桥的形状和结构，可以设计成简单的平板桥、拱形桥或者桁架桥等，平板桥结构简单，但承重可能相对较弱；拱形桥能分散力量，承重能力较好；桁架桥则具有三角形稳定结构,较为坚固。
2. 根据设计的图纸，计算所需纸张的大小和数量，并进行裁剪，比如设计一个拱形桥,可能需要将纸张剪成不同形状的拱形片段。

（二）制作桥墩

1. 用书本搭建两个桥墩，将书本整齐地叠放在一起，确保它们稳定且高度相同，一般高度在 10 - 15 厘米左右，可以在书本两侧放置一些重物,防止书本倒塌。
2. 在桥墩上标记出桥的宽度位置,以便后续安装纸桥。

（三）制作纸桥主体

1. 平板桥制作
   • 如果是制作平板桥，将裁剪好的纸张平铺在桌面上,把胶水均匀地涂抹在纸张的边缘部分。
   • 然后将其放置在两个桥墩之间，按压片刻，让胶水粘牢，可以多使用几张纸张叠加，增加桥面的厚度和强度，但要注意纸张之间也要涂抹胶水,使其紧密结合。
2. 拱形桥制作
   • 对于拱形桥，先将纸张剪成若干个相同宽度的纸条，宽度大约 5 - 8 厘米。
   • 从中间开始，将纸条两端向上弯曲，形成拱形,用胶水粘贴固定两端。
   • 依次添加纸条，相邻纸条之间要重叠一部分，并用胶水粘牢，逐渐构建出拱形桥的主体结构，注意拱形的弧度要适中,不要太扁或太尖。
3. 桁架桥制作
   • 制作桁架桥相对复杂一些，先裁剪出一些三角形的纸片作为桁架的基本单元，大小可以根据纸张和桥的大小而定，一般边长在 8 - 10 厘米左右。
   • 在两个桥墩之间搭建一个基本的三角形框架，将三角形纸片的顶点用胶水固定在桥墩上,底部两边也暂时固定。
   • 然后逐步添加其他三角形纸片，构建出桁架结构，使整个桥体呈现出多个三角形组成的稳定结构，在连接处要确保胶水涂抹充分,牢固粘贴。

（四）测试与改进

1. 纸桥制作完成后，开始进行承重测试，将准备好的重物逐个放在纸桥上,观察纸桥的变形情况和承重极限。
2. 记录下纸桥开始变形时的重物重量以及最终坍塌时的重物重量,分析不同结构纸桥的承重能力差异。
3. 根据测试结果，对纸桥进行改进，如果平板桥承重不足，可以尝试增加纸张层数或者改变纸张的折叠方式；如果是拱形桥，可以调整拱形的弧度或增加支撑结构；对于桁架桥，可以优化三角形的排列或加强连接处的牢固程度，然后再次进行测试,对比改进前后的效果。

实验注意事项

1. 使用剪刀时要注意安全,避免剪伤手指。
2. 胶水未干时不要随意移动纸桥,以免影响粘贴效果。
3. 在放置重物时要小心操作,防止重物掉落砸伤人脚。

实验数据记录表格

相关问题与解答

问题 1：为什么拱形桥的承重能力比平板桥强？ 解答：拱形桥的结构能够将受到的压力分散到桥的两侧，使力量沿着拱形的曲线传递，从而减少了桥面中间承受的压力，而平板桥的力量主要集中在桥面中间,容易因压力过大而变形坍塌。

问题 2：在制作桁架桥时，三角形结构有什么作用？ 解答：三角形结构具有稳定性，在桁架桥中，多个三角形相互连接，能够均匀地分散力量，使桥体在承受重物时不易变形，当外力作用在桥上时，力量会通过三角形的边传递和分散,保证了桥的整体稳定性。

问题 3：怎样选择合适的纸张来制作纸桥？ 解答：要选择较厚、韧性好的纸张，厚纸张可以增加纸桥的强度和承载能力，韧性好的纸张在承受重物时不容易破裂，卡纸和瓦楞纸是比较好的选择，卡纸表面平整,易于裁剪和粘贴；